一种采用多媒体技术实现的光控装置制造方法及图纸

一种采用多媒体技术实现的光控装置，它是由ＣＣＤ摄像机、图像叠加卡、ＶＧＡ卡、ＣＰＵ卡、接口卡和驱动电路组成。光电跟踪由ＣＣＤ摄像机完成，图像叠加卡将标准视频信号与ＶＧＡ信号叠加，并显示。ＣＰＵ按照固定的时序读取图像叠加卡上帧缓存器的数据，进行模式识别，确定瞬间图线的轮廓。ＣＰＵ根据当前机床运行状态与所行到的图线轮廓进行比较，并向伺服控制卡发出运行指令。本装置具有跟踪速度快、仿形精度高、可靠性和稳定性好等优点。（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种采用多媒体技术实现的光控装置本技术涉及一种自动化机床的控制装置。自动化机床设备的控制系统的发展过程先后经历了靠模仿形控制、光电跟踪控制、数字程序控制三个阶段。在数字程序系统发展成熟之前，光电跟踪控制技术是采用得最为广泛的一种。在当前的生产实践中，作为数控技术的重要补充，光电跟踪技术有着广泛的需求和广阔的发展前景。光电跟踪控制自动化机床设备，是采用光电跟踪仿型控制技术来控制切割轨迹的，光电跟踪控制系统，根据光信号转换成电信号的方式和原理，主要可划分为两种类型：一是脉冲相位法；二是光通量比较法；其中脉冲相位法的应用比较广泛。传统的光电跟踪控制系统的缺点如下：首先是大多还采用数字逻辑电路作为核心的控制单元，现代计算机应用还较少，因此大大限制了跟踪性能的提高；其次是一些主要的光控系统大都采用机电方式来实现对图线的识别，其机械结构、电路、光路系统基本上是专门研制开发的，通用性较差，易出故障；第三是系统的模拟电路部分易受温度等外界因素的影响造成工作点漂移，使得跟踪状态不够稳定，同时电路难于调节。本技术的目的在于提供一种在工业PC机上，采用多媒体技术实现的光控装置。本技术由拍摄工件轮廓图线，并生成标准NTSC制式的视频信号的CCD摄像机、计算机的图形图像处理卡、VGA卡、CPU卡、接口卡和驱动电路组成；所述CCD摄像机的输出端接图形图像处理卡的一个输入端；VGA卡的输出端接图形图像处理卡的另一个输入端，图像叠加卡的输出端接显示器的信号输入端；所述图像叠加卡通过数据总线DB、地址总线AB、控制总线CB与CPU相连接；所述接口卡电路包括：机床运行速度及图像叠加卡采样控制电路；输入/输出接口电路；机床运行速度及图像叠加卡采样控制电路包括：8254计数器、74LS123单稳触发器；8254计数器0生成固定频率的脉冲信号，计数器0的输出端OUT0与系统中断IRQ10相连接，计算机的计数值由CPU通过系统加载；当OUT0即IRQ10端出现恒定频率的脉冲信号，计算机程序按此固定频率调用INT72的中断服务程序；所述单稳触发器74LS123输入端接收反映检测加工状态的脉冲信号，其输出端Q与系统中断IRQ11相连接，每当脉冲信号出现时，系统进入中断服务程序INT73，控制机床运行；图像叠加卡的采样控制电路是由8254的计数器1组成；所述计数器1的输出端OUT1与系统中断IRQ12相连接，计数器1产生固定频率脉冲信号，控制采样频率；所述输入/输出接口电路由三部分电路组成：步进电机驱动控制信号输出、机床其他控制量输出和机床运行速度粗调输入；步进电机驱动控制信号由并行接口-->8255端口A的PA0-PA3输出，分为两轴，每轴包括CW和CP两路信号；所述的四路信号是由光电隔离后，经过4050驱动输出与对应的步进电机驱动器相连接；机床其他控制量的输出由8255端口B的PB0-PBS输出，通过光电隔离，由集电极开路门1413驱动输出；机床运行速度粗调输入电路包括：一个中心头接地的拨档开关和8-3线编码器74LS148，拨档开关的6个档与74LS148的输入端相连接，编码器74LS148的输出端可生成3位信号，并与8255端口C的PC0-PC2相连接，计算机读取PC0-PC2信号，从而确定机床的运行速度范围；计算机的地址线A0-A15分别通过两个74LS273总线锁存器与计数器8254和并行接口8255的地址端相连接；计算机CPU的数据线D0-D7通过74LS245总线缓冲器与计算机8254和8255的数据端相连接。本技术将计算机
里的多媒体技术、图形图像处理技术、模式识别技术与光电耦合器件技术、计算机数控技术结合，本装置的光电跟踪控制系统在跟踪速度、仿形精度以及系统工作的可靠性、稳定性方面都比传统的光电控制系统有较大的提高，并且在跟踪过程中可以实现回退、间隙补偿等特殊功能，其具体技术指标如下：(1)系统最高跟踪速度为1500mm/min；(2)系统能够识别的最细墨线宽度为0.8mm；(3)系统跟踪精度≤0.05mm；(4)驱动系统可选用交直流伺服电机系统或步进电机系统。图面说明：    图1是本技术的电路框图。图2是本技术的图像处理卡原理图。图3是本技术的接口电路原理图。图4是本技术的系统程序流程图。图5是本技术的软件模块图。本技术的电路构成与工作原理叙述如下：一、硬件部分控制系统的硬件框图如图1所示。在跟踪过程中，CCD摄像机拍摄图线的图像，生成NTSC制式的视频信号，传输至图像叠加卡。NTSC制式的视频信号场频为30Hz，因而控制系统每秒钟可识别30帧图像，足以满足光电跟踪的的要求。图像叠加卡将标准视频信号与VGA信号叠加，显示在计算机的显示器上。视频信号输入图像叠加卡后，先经过叠加卡的A/D转换形成混合信号，此信号被解码为Y(色亮度)、UV(色差值)信号，进一步将其转换成为RGB(红绿蓝)信号，存入帧缓存器中(Frame Buffer)。在这个过程中，计算机的VGA信号也经过VGA显示卡，查找出-->对应的RGB信号，两路RGB信号相互叠加，经过D/A转换形成模拟信号出现在显示器上。图像叠加卡通过DB(数据总线)、AB(地址总线)和CB(控制总线)与CPU卡相联结。CPU卡是整个系统的大脑，通过软件控制CPU(中央处理器)按照固定的时序读取图像叠加卡上帧缓存器的数据，进行模式识别，确定瞬间图线的轮廓。CPU根据当前机床运行状态与所拍摄到的图线轮廓进行比较，从而决定下一步机床跟踪的策略，此后向电机发出运行指令，按照图线形状实现跟踪。1.图像叠加卡：图像叠加卡原理框图如图2所示，主要由三个功能模块组成：视频信号输入及信号转换模块，视频信号控制处理模块，视频信号显示模块。(1)视频信号输入电路模拟信号采样及解码电路以13.5MHz的采样率将输入的模拟视频信号转化成数字信号，这部分电路还提供Video信号的自动增益控制、箝位和输入选择电路，用于对模拟信号进行前端处理。这部分电路的解码器部分将离散的视频信号解码成亮度信号(Y)和色差信号(U、V)，并提供行场同步处理以及色调、亮度信号频率响应控制。(2)视频信号控制处理模块：接口电路包括三方面的接口：窗口获取接口，信号获取后与行场信号同步，信号处理后送入VRAM；与总线接口，接受CPU控制信号，I/O读写、内存读写信号；与VGA接口，使显示与VGA的行场同步信号同步，接受VGA TTL Video数据用于显示方式控制。这部分模块通过与三部分接口交换信息，实现对图像信号的处理和控制，并将处理后的图像数据存入VRAM中。(3)视频信号输出电路信号转换电路从VRAM中读取数字亮度信号(Y)和色差信号(U、V)，转化为模拟信号Y、(Y-B)、(Y-R)，再将其转化为模拟RGB信号，并提供亮度、饱合度、对比度、RGB增益等控制。混叠电路接收由信号转换电路传来的模拟信号和由PC机视频卡传来的VGA输入信号，在此混叠、生成VGA信号用于显示。2.接口电路接口卡电路原理图见图3。主要由两个功能模功组成：机床运行速度及图像叠加卡采样控制电路；输入/输出接口电路。(1)机床运行速度及图像叠加卡采样控制电路机床运行速度的控制采用两种方式：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用多媒体技术实现的光控装置，其特征在于：它由拍摄工件轮廓图线，并生成标准ＮＴＳＣ制式的视频信号的ＣＣＤ摄像机、计算机的图形图像处理卡、ＶＧＡ卡、ＣＰＵ卡、接口卡和驱动电路组成；所述ＣＣＤ摄像机的输出端接图形图像处理卡的一个输入端；ＶＧＡ卡的输出端接图形图像处理卡的另一个输入端，图像叠加卡的输出端接显示器的信号输入端；所述图像叠加卡通过数据总线ＤＢ、地址总线ＡＢ、控制总线ＣＢ与ＣＰＵ相连接；所述接口卡电路包括：机床运行速度及图像叠加卡采样控制电路；输入／输出接口电路；机床运行速度及图像叠加卡采样控制电路包括：８２５４计数器、７４ＬＳ１２３单稳触发器；８２５４计数器０生成固定频率的脉冲信号，计数器０的输出端ＯＵＴＯ与系统中断ＩＲＱ１０相连接，计算机的计数值由ＣＰＵ通过系统加载；当ＯＵＴＯ即ＩＲＱ１０端出现恒定频率的脉冲信号，计算机程序按此固定频率调用ＩＮＴ７２的中断服务程序；所述单稳触发器７４ＬＳ１２３输入端接收反映检测加工状态的脉冲信号，其输出端Ｑ与系统中断ＩＲＱ１１相连接，每当脉冲信号出现时，系统进入中断服务程序ＩＮＴ７３，控制机床运行；图像叠加卡的采样控制电路是由８２５４的计数器１组成；所述计数器１的输出端ＯＵＴ１与系统中断ＩＲＱ１２相连接，计数器１产生固定频率脉冲信号，控制采样频率；所述输入／输出接口电路由三部分电路组成：步进电机驱动控制信号输出、机床其他控制量输出和机床运行速度粗调输入；步进电机驱动控制信号由并行接口８２５５端口Ａ的ＰＡＯ－ＰＡ３输出，分为两轴，每轴包括ＣＷ和ＣＰ两路信号；所述的四路信号是由光电隔离后，经过４０５０驱动输出与对应的步进电机驱动器相连接；机床其他控制量的输出由８２５５端口Ｂ的ＰＢＯ－ＰＢ５输出，通过光电隔离，由集电极开路门１４１３驱动输出；机床运行速度粗调输入电路包括：一个中心头接地的拨档开关和８－３线编码器７４ＬＳ１４８，拨档开关的６个档与７４ＬＳ１４８的输入端相连接，编码器７４ＬＳ１４８的输出端可生成３位信号，并与８２５５端口Ｃ的ＰＣＯ－ＰＣ２相连接，计算机读取ＰＣＯ－ＰＣ２信号，从而确定机床的运行速度范围；计算机的地址线ＡＯ－Ａ１５分别通过两个７４ＬＳ２７３总线锁存器与计数器８２５４和并行接口８２５５的地址端相连接；计算机ＣＰＵ的数据线ＤＯ－Ｄ７通过７４ＬＳ２４５总线缓冲器与计算机８２５４和８２５５的数据端相连接。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种采用多媒体技术实现的光控装置，其特征在于：它由拍摄工件轮廓图线，并生成标准NTSC制式的视频信号的CCD摄像机、计算机的图形图像处理卡、VGA卡、CPU卡、接口卡和驱动电路组成；所述CCD摄像机的输出端接图形图像处理卡的一个输入端；VGA卡的输出端接图形图像处理卡的另一个输入端，图像叠加卡的输出端接显示器的信号输入端；所述图像叠加卡通过数据总线DB、地址总线AB、控制总线CB与CPU相连接；所述接口卡电路包括：机床运行速度及图像叠加卡采样控制电路；输入/输出接口电路；机床运行速度及图像叠加卡采样控制电路包括：8254计数器、74LS123单稳触发器；8254计数器0生成固定频率的脉冲信号，计数器0的输出端OUT0与系统中断IRQ10相连接，计算机的计数值由CPU通过系统加载；当OUT0即IRQ10端出现恒定频率的脉冲信号，计算机程序按此固定频率调用INT72的中断服务程序；所述单稳触发器74LS123输入端接收反映检测加工状态的脉冲信号，其输出端Q与系统中断IRQ11相连接，每当脉冲信号出现时，系统进入中断服务程序INT73，控制机床运行；图像叠加卡的采样控制电路是由8254的计...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红兵，陈清利，叶正生，
申请(专利权)人：北京市电加工研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]