光机电在线测控教学创新实验方法技术

本发明专利技术公开了一种光机电在线测控教学创新实验方法，具体包括步骤：1)创建光机电在线测控教学创新实验平台；2)进行创新实验平台的激光测厚实验；3)进行创新实验平台的CCD传感器缺陷检测实验；4)光机电在线测控教学创新实验平台的软件设计；5)进行光机电在线测控教学创新实验平台的开发的实验。本发明专利技术采用软硬件结合的设计思想，基于激光传感器三角法测量和CCD传感器机器视觉原理，构建光机电测控硬件平台和处理软件平台。根据不同的生产线运行状态和测量状态，设计针对性的上位机和下位机处理算法，实现模块化基础训练和综合性创新思维能力同时培养的光机电在线测控教学创新实验方法。该方法具有模块化、综合性、可扩展与创新性。

【技术实现步骤摘要】
光机电在线测控教学创新实验方法
本专利技术属于光电测控
，涉及一种光机电在线测控教学创新实验方法。
技术介绍
近年来，随着光电研究技术的逐渐兴起，各大高校都相继开设了光电测控相关专业的课程，此类课程既要求学生掌握传感器、工程光学、控制工程、计算机控制技术、误差理论与数据处理、信号分析与处理的基础理论知识，又要求学生能够利用测控仪器技术、光电测试技术、自动检测技术和Matlab软件解决一些实际问题，例如激光传感器的测量、利用下位机控制电机转动、被测物测厚静态和动态数据的滤波处理、串口数字信号通信、数据采集卡模拟信号通信等。目前大多数高校教学都只停留在基础理论知识的学习上，缺少学生亲自利用光电测控处理方法综合性地解决实际工业生产中的检测问题，所学习的Matlab软件仅侧重于原理学习，并没有结合实际开发实践，再加上缺乏学生进行创新实验的设备和环境，严重影响了教学的质量和效果，不利于培养学生的实际动手能力和创新思维能力。鉴于上述原因，在为企业锂电池薄膜生产线所开发的测控设备的基础上，研制开发了光机电在线测控教学创新实验平台，对提高教学质量和培养创新型人才是十分必要的。
技术实现思路
针对上述教学环节存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种模拟锂电池薄膜生产线和薄膜厚度和缺陷检测装置的硬件和软件教学创新试验方法，该方法具有模块化、综合性、可扩展与创新性。为达到上述目的，本专利技术采用软硬件结合的设计思想，基于激光传感器三角法测量和CCD传感器机器视觉原理，构建光机电测控硬件平台和处理软件平台。根据不同的生产线运行状态和测量状态，设计针对性的上位机和下位机处理算法，实现模块化基础训练和综合性创新思维能力同时培养的光机电在线测控教学创新实验方法。本专利技术的具体技术解决方案是：光机电在线测控教学创新实验方法，具体包括如下步骤：1)创建光机电在线测控教学创新实验平台；2)进行创新实验平台的激光测厚实验；3)进行创新实验平台的CCD传感器缺陷检测实验；4)光机电在线测控教学创新实验平台的软件设计；5)进行光机电在线测控教学创新实验平台的开发的实验。进一步，所述步骤1)中，光机电在线测控教学创新实验平台包括C型扫描机构和激光传感器部分、三维调节机构和CCD相机部分、被测物检测薄铝板平台部分、下位机控制显示部分；所述C型扫描机构和激光传感器部分，外围框架上较高的部分为第二桌面，第一工业机器人固定于第二桌面上，第一工业机器人的一端为步进电机，步进电机连接联轴器和丝杆，另一端由轴承支撑座固定，丝杆上安放滑块，滑块上端设置C型扫描机构，C型扫描机构前端内部分别安装上激光传感器和下激光传感器，上激光传感器由C型扫描机构支撑固定，下激光传感器可实现三维调节，上激光传感器和下激光传感器的一端数据线经C型扫描机构内部延伸至后端，并延伸至外围框架的箱体内侧的驱动电路板，在第一工业机器人前后两侧各安装两个第二限位开关，步进电机带动丝杆转动，滑块在丝杆带动下前后平移，滑块接触到第二限位开关时，停止滑动，并往相反方向继续滑动，并依次反复运动；所述三维机械调节机构包括分别沿X轴、Y轴和Z轴方向的X轴调节机构、Y轴调节机构、Z轴调节机构，三组调节机构的构造相同，Z轴调节机构安装在C型扫描机构一侧，Z轴调节机构的上端为步进电机，步进电机连接联轴器，联轴器和支撑座连接丝杆的一端，丝杆的另一端连接轴承支撑座，丝杆上安装滑块，X轴调节机构的支撑座一端连接于Z轴调节机构的滑块位置，Y轴调节机构的支撑座一端连接于X轴调节机构的滑块位置，三维调节机构数据线与控制电路和计算机串口通信连接，自动调焦CCD相机固定于Y轴调节机构的滑块位置，CCD相机数据线和计算机USB口通信连接；所述被测物检测平台部分，外围框架上部较低部分表面为第一桌面，第二工业机器人固定于第一桌面上，第二工业机器人上面固定支撑架，支撑架上面放置平台，平台中央呈十字形孔状，第二工业机器人一侧固定连接板，连接板与光栅尺固定，另一侧安装两个第一限位开关，步进电机带动丝杆转动，滑块在丝杆上带动支撑架、平台、连接板、光栅尺前后平移，滑块接触到第一限位开关时，停止滑动并往相反方向继续滑动，并依次反复运动；所述下位机控制显示部分，下位机为具有液晶显示的控制电路，用于控制并显示平台的位置、反复运动的速度，具体包括光机电在线测控教学创新实验平台控制面板、扫描机构传动速度控制面板和实时显示面板。进一步，所述步骤2)具体包括以下步骤：步骤一：上位机软件设定C型扫描机构静止，下位机按钮设定铝薄板静止；铝薄板上方放置被测物；上下激光传感器光点对准被测物上表面和下表面；调节下传感器三维调节机构使上下光点对准；此时实现某点静态测量；调节下位机按钮使铝薄板移动到某一位置，或调节上位机软件扫描位置按钮使C型扫描机构移动到某一位置，可以实现薄膜上另一点静态测量；步骤二：上位机软件设定C型扫描机构静止，下位机按钮设定铝薄板移动；铝薄板上方放置被测物；上下激光传感器光点对准被测物上表面和下表面某一垂直方向，测量垂直方向的一组点状光点，实现一维动态测量；上位机软件设定C型扫描机构某一速度扫描，下位机按钮上设定铝薄板静止；铝薄板上方放置被测物；上下激光传感器光点对准被测物上表面和下表面某一水方向，测量水方方向的一组点状光点，实现一维动态测量；步骤三：上位机软件设定C型扫描机构某一速度扫描，下位机按钮设定铝薄板某一速度移动；铝薄板上方放置被测物；上下激光传感器光点对准被测物上表面和下表面，实现二维动态测量。进一步，所述步骤3)具体包括以下步骤：上位机软件设定三维机械调节机构于某一合适位置，下位机按钮设定铝薄板静止；被测物放置于铝薄板上方，实现静止状态缺陷检测；上位机软件设定三维机械调节机构于某一合适位置，下位机按钮设定铝薄板以某一速度移动；被测物放置于铝薄板上方，实现动态缺陷检测。进一步，所述步骤4)具体包括以下步骤：步骤一：测厚部分VisualBasic软件平台主窗口主要由4个窗口组成，分别有状态显示窗口、参数设定窗口、图像显示窗口和数据分析窗口；状态显示窗口显示上下激光传感器是否在有效测量范围内、上下传感器的量程间距；参数设定窗口显示选择静态或者动态扫描，对于静态扫描可以设置C型机构在整个扫描间距中的具体位置，对于动态扫描可以选择不同的扫描速度实现C型机构的匀速移动；图像显示窗口显示背景颜色、测量数据的实时分布曲线和测量厚度的上下限；对于数据分析窗口则显示从测量开始到此时的最大和最小值；步骤二：测厚部分Matlab软件平台主窗口主要由5个窗口组成，分别有人机界面编辑窗口、代码窗口、状态显示窗口、参数设定窗口、图像显示窗口、数据分析窗口；状态显示窗口、参数设定窗口、图像显示窗口和数据分析窗口设置同VisualBasic软件；代码窗口显示源代码，可以在此窗口调用Matlab信号处理函数库，编辑测厚数据滤波代码；人机界面编辑窗口可以设置和调整界面窗口的控件、图形显示窗口和数据分析窗口；步骤三：缺陷检测Matlab软件平台主窗口主要由3个窗口组成，分别有人机界面编辑窗口、代码窗口、状态显示窗口、参数设定窗口和图像显示窗口；状态显示窗口显示缺陷种类并统计缺陷数；参数设定窗口显示设置CCD相机打开和关闭、采集图像的间隔时间、视频图像的存储和离线视频图本文档来自技高网...

【技术保护点】
光机电在线测控教学创新实验方法，具体包括如下步骤：1)创建光机电在线测控教学创新实验平台；2)进行创新实验平台的激光测厚实验；3)进行创新实验平台的CCD传感器缺陷检测实验；4)光机电在线测控教学创新实验平台的软件设计；5)进行光机电在线测控教学创新实验平台的开发的实验。

【技术特征摘要】
1.光机电在线测控教学创新实验方法，具体包括如下步骤：1)创建光机电在线测控教学创新实验平台；2)进行创新实验平台的激光测厚实验；3)进行创新实验平台的CCD传感器缺陷检测实验；4)光机电在线测控教学创新实验平台的软件设计；5)进行光机电在线测控教学创新实验平台的开发的实验；所述步骤1)中，光机电在线测控教学创新实验平台包括C型扫描机构和激光传感器部分、三维调节机构和CCD相机部分、被测物检测平台部分、下位机控制显示部分；所述C型扫描机构和激光传感器部分，外围框架(9)上较高的部分为第二桌面(11)，第一工业机器人(12)固定于第二桌面(11)上，第一工业机器人(12)的一端为步进电机(28)，步进电机(28)连接联轴器(30)和丝杆(31)，另一端由轴承支撑座(33)固定，丝杆(31)上安放滑块(32)，滑块(32)上端设置C型扫描机构(1)，C型扫描机构(1)前端内部分别安装上激光传感器(2)和下激光传感器(3)，上激光传感器(2)由C型扫描机构(1)支撑固定，下激光传感器(3)可实现三维调节，上激光传感器(2)和下激光传感器(3)的一端数据线(15)经C型扫描机构(1)内部延伸至后端，并延伸至外围框架(9)的箱体内侧(10)的驱动电路板，在第一工业机器人(12)前后两侧各安装两个第二限位开关(14)，步进电机(28)带动丝杆(31)转动，滑块(32)在丝杆(31)带动下前后平移，滑块(32)接触到第二限位开关(14)时，停止滑动，并往相反方向继续滑动，并依次反复运动；所述三维调节机构包括分别沿X轴、Y轴和Z轴方向的X轴调节机构(23)、Y轴调节机构(25)、Z轴调节机构(26)，三组调节机构的构造相同，Z轴调节机构(26)安装在C型扫描机构(1)一侧，Z轴调节机构(26)的上端为步进电机(28)，步进电机(28)连接联轴器(30)，联轴器(30)和支撑座(29)连接丝杆(31)的一端，丝杆(31)的另一端连接轴承支撑座(33)，丝杆(31)上安装滑块(32)，X轴调节机构(23)的支撑座一端连接于Z轴调节机构(26)的滑块位置，Y轴调节机构(25)的支撑座一端连接于X轴调节机构(23)的滑块位置，三维调节机构数据线与控制电路(16)和计算机串口通信连接，自动调焦CCD相机(24)固定于Y轴调节机构(25)的滑块位置，CCD相机数据线和计算机USB口通信连接；所述被测物检测平台部分，外围框架(9)上部较低部分表面为第一桌面(21)，第二工业机器人(5)固定于第一桌面(21)上，第二工业机器人(5)上面固定支撑架(22)，支撑架(22)上面放置平台(4)，平台(4)中央呈十字形孔状，第二工业机器人一侧固定连接板(6)，连接板(6)与光栅尺(7)固定，另一侧安装两个第一限位开关(27)，步进电机(28)带动丝杆(31)转动，滑块(32)在丝杆(31)上带动支撑架(22)、平台(4)、连接板(6)、光栅尺(7)前后平移，滑块(32)接触到第一限位开关(27)时，停止滑动并往相反方向继续滑动，并依次反复运动；所述下位机控制显示部分，下位机(8)为具有液晶显示的控制电路，用于控制并显示平台(4)的位置、反复运动的速度，具体包括光机电在线测控教学创新实验平台控制面板、扫描机构传动速度控制面板和实时显示面板。2.根据权利要求1所述的光机电在线测控教学创新实验方法，其特征在于：所述步骤2)具体包括以下步骤：步骤一：上位机软件设定C型扫描机构静止，下位机按钮设定铝薄板静止；铝薄板上方放置被测物；上下激光传感器光点对准被测物上表面和下表面；调节下传感器三维调节机构使上下光点对准；此时实现某点静态测量；调节下位机按钮使铝薄板移动到某一位置，或调节上位机软件扫描位置按钮使C型扫描机构移动到某一位置，实现薄膜上另一点静态测量；步骤二：上位机软件设定C型扫描机构静止，下位机按钮设定铝薄板移动；铝薄板上方放置被测物；上下激光传感器光点对准被测物上表面和下表面某一垂直方向，测量垂直方向的一组...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈功，张龙佳，许清泉，杨辉，朱锡芳，周祥才，徐安成，吴雪芬，李金正，张雯，娄曦璐，周芝凯，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32