切割机光电自动跟踪平台制造技术

切割机光电自动跟踪平台，属于对现有切割机光电跟踪控制装置的改进。其特征是：由光电传感头输出的目标视频信号，经信号处理、单片机数据处理和判断，由步进电机细分驱动电路进行Ｘ、Ｙ步距角细分与信号放大处理后，输出两路信号驱动Ｘ、Ｙ步进电机，控制光电传感头沿着被加工图形线条移动，并由传动齿轮和传动杆带动切割头对加工图形进行自动仿形跟踪切割，通过监视器可实时显示光电传感头的位置和跟踪过程。（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种切割机光电自动跟踪平台，属于对现有的切割机光电跟踪控制装置的进一步改进，涉及精密光电信号检测和自动跟踪控制
国内八十年代中后期的光电跟踪传感装置，是一种专门用于自动跟踪二维平面图形的线条、边缘的装置。它主要由扫描电机、正余弦函数发生器光路系统和光电转换器组成。在工作时扫描电机以某一角速度旋转，带动正余弦函数发生器的磁钢和光路系统中的扫描装置以同一角速度旋转，由于正余弦函数绕组是正交放置的，因此在这两个绕组上分别感应出幅值相等，相位相差90的正余弦交流电压信号，这两种交流电压信号的相位与扫描光点扫过线条时，由图纸线条反射的光图象，通过透镜、反射镜等组成的光路系统，在光电传感器上产生一个电脉冲，通过控制电路检测出该电脉冲与正余弦函数零点的相位差值，再根据这个相位差值的大小去控制X、Y电机，使其沿线条轨迹移动，从而实现自动跟踪。其不足之处在于这种光电跟踪装置结构复杂，光电检测头有转动部件和复杂的光路系统，因而安装调节很麻烦，难以保证安装精度；其次由于有转动部件，致使光电探测头体积大，可靠性差，维修麻烦，影响到设备的运行效率，并且不能直观监视跟踪过程。本技术的目的在于避免上述现有技术的不足而提供一种结构简单、安装维修方便、使用直观可靠的切割机光电自动跟踪平台。本技术的目的可以通过以下措施实现切割机光电自动跟踪平台，由光电传感头、控制器、X、Y驱动电机、传动平台及其X、Y滑轮架组成，光电传感头由面阵CCD摄象机和其下端的光学物镜(22)构成；控制器由信号处理电路、单片机控制电路和步进电机驱动电路组成，由光电传感头输出的目标视频信号Vin经信号处理电路进行箝位、缓冲放大和信号平均电平检测、比较处理后输出两路信号输出的Vout信号到监示器，输出的目标二值化信号Bin到单片机控制电路中的存储器，单片机从存储器中读出目标二值化信号，并进行数据处理和判断后，输出两路控制信号到X、Y步进电机驱动电路，经X、Y步距角细分与信号放大电路处理后，驱动X步进电机和Y步进电机；光电传感头、X驱动电机、传动杆以及小型监视器固定在X滑轮架上，Y驱动电机固定在Y滑轮架的一端上。本技术还可以通过以下措施实现信号处理电路由箝位缓冲电路、放大电路、信号平均电平检测和比较电路组成，箝位缓冲电路输出三路信号提供给放大电路、信号平均电平检测电路以及比较电路；箝位缓冲电路由射随器、箝位电容、箝位三极管、调节箝位电平电位器以及由单片机控制电路输出的箝位脉冲HD组成；放大电路由隔离电阻、箝位电容、放大倍数调节电位器以及运算放大器组成，并输出Vout信号到监示器；直流电平检测电路由隔离电阻、调节平均电平的直流零点的电位器、运算放大器，调节平均电平的幅度的电位器与由电阻、电容形成的滤波电路组成，并输出一路信号到比较器的反相输入端；比较电路由电阻、电容构成的滤波电路和比较放大器组成，并输出目标二值化信号Bin到单片机控制电路的存储器中；单片机控制电路包括缓冲器、数据存储器、单片机、总线驱动器、A/D转换器、调节跟踪速度的电位器、单片机的扩展程序存储器，低位地址锁存器、地址译码器、同步控制器组成；单片机控制电路包括由反相器和晶振组成的晶体振荡电路，为同步控制器提供工作时钟，晶振、电容组成的振荡电路为单片机提供工作时钟；X、Y步进电机驱动电路包括由六个D/A变换器与六个运算放大器组成的步距角细分电路和由六个晶体管组成的功放电路；附图说明 图1是本技术外部结构图图2是光电传感头结构图图3是X(Y)滑轮架结构图图4是控制器原理框图图5是信号处理电路图图6是单片机控制电路和细分驱动电路图图7是单片机控制电路图图8是步进电机细分驱动电路图本技术与现有技术相比具有如下优点；1.装置结构简单、体积小，光电传感头采用CCD摄象机和光学物镜，可以获得精密的目标图象信号，没有转动部件和复杂的光路系统，因而安装调节方便。2.采用信号处理电路中，采用了平均直流电平自动检测技术，在各种复杂的环境光照明条件下，均能获得准确的目标图象二值化数据，提高了跟踪精度。3.采用单片机控制，根据速度大小和方向，计算出速度在X方向和Y方向的速度分量，控制X、Y步进电机精密转动，从而使跟踪平台在任何方向的合成跟踪速度恒定一致。仪器控制灵活方便，可以跟踪任何复杂的图形，提高了跟踪性能和运行的可靠性。4.采用步进电机细分驱动电路，并用D/A变换器U1-U6实现高精度步进电机步距角细分，将每一步转动角最多分成256个微步转动，保证了跟踪的准确性，提高了跟踪精度。5.跟踪速度采用电位器调节，保证了在整个跟踪速度范围内实现速度连续可调。6.采用小型电视监视器实时监示跟踪过程，使用直观方便。本技术下面将结合附图作进一步详述；如图1所示光电自动跟踪平台，由光电传感头(1)、控制器(2)和传动平台(3)及X、Y滑轮架以及X、Y步进驱动电机(6)、(7)和小型监视器(4)构成。传动平台(3)上的X、Y滑轮架中，X、Y导轨(9)、(12)、(13)和X、Y滑轮架(8)、(10)之间通过滚轮(11)滑动连接，光电传感头(1)、X驱动电机(6)和传动杆(14)以及小型监视器(4)固定在X滑轮架(8)上，Y驱动电机(7)固定在Y滑轮架(10)上，控制器(2)在传动平台(3)的下方。如图2所示光电传感头(1)由一个面阵CCD摄象机(15)和摄象机(15)下端的光学物镜(16)组成，图纸线条通过光学物镜(16)在CCD摄象机(15)上成像，并由信号电缆线(5)输出目标视频信号Vin。光电传感头(1)有一个保护外壳(17)，对CCD摄象机(15)起电磁蔽屏的保护作用，CCD摄象机(15)对准保护外壳(17)下方的开口处。如图3所示传动平台(3)上的X滑动机构的X导轨(9)和X滑轮架(8)之间通过两组滚轮(18)滑动连接，X步进电机(6)经传动齿轮(19)与滚轮(21)的轴杆(20)相连，X步进电机(6)固定在传动齿轮(19)的外壳(22)上，在步进电机(6)的驱动下，通过传动齿轮(19)使X滑轮架(8)沿着X导轨(9)左右移动。传动平台(3)上的Y滑轮架的结构与X滑轮架的结构相同，在Y步进电机(7)的驱动下，通过传动齿轮(19)可使Y滑轮架(10)沿Y导轨(12)、(13)前后移动。如图4所示光电传感头(1)输出的目标视频信号Vin，经信号处理电路(26)后输出两路信号一路输出目标视频信号Vout至小型监示器(4)显示；一路输出目标二值化信号Bin至单片机控制电路(27)中的6264静态存储器U8，8031单片机U9通过缓冲器从6264静态存储器U8中取出目标二值化信号进行数据处理和判断后，再输出两路控制信号到X、Y步进电机驱动电路(28)，经X、Y步距角细分和信号放大电路处理后，一路驱动X步进电机(6)，一路驱动Y步进电机(7)。如图5所示从光电传感头(1)中的CCD摄象机(15)输出的目标视频信号Vin，经LF356射随器U21隔离后，由箝位电容C12送至箝位三极管Q7的集电极，在单片机控制电路(27)输出的箝位脉冲HD的控制下，使输入LF3 56射随器U22的视频信号的直流电平固定不变，R22是限流电阻，C9是加速电容，电位器W5调节箝位电平，C11为滤波电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切割机光电自动跟踪平台，由光电传感头、控制器、Ｘ、Ｙ驱动电机、传动平台及其Ｘ、Ｙ滑轮架组成，其特征在于：－光电传感头（１）由面阵ＣＣＤ摄象机（１５）和其下端的光学物镜（１６）构成；－控制器（２）由信号处理电路（２６）、单片机控制 电路（２７）和步进电机细分动电路（２８）组成，由光电传感头（１）输出的目标视频信号Ｖｉｎ经信号处理电路（２６）进行箝位、缓冲放大和信号平均电平检测、比较处理后输出两路信号：输出的Ｖｏｕｔ信号到监示器（４）；输出的目标二值化信号Ｂｉｎ到单片机控制电路（２７）中的存储器Ｕ８，单片机从存储器Ｕ８中读出目标二值化信号，并进行数据处理和判断后，输出两路控制信号到步进电机驱动电路（２８），经Ｘ、Ｙ步距角细分与信号放大电路处理后，驱动Ｘ步进电机（６）和Ｙ步进电机（７）；－光电传感头（１ ）、Ｘ驱动电机（６）传动杆（１４）以及小型监视器（４）固定在Ｘ滑轮架（８）上，Ｙ驱动电机（７）固定在Ｙ滑轮架（１０）的一端上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李永远，杨世洪，刘卷民，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：实用新型
国别省市：51[中国|四川]