[发明专利]投影灯芯在灯杯内自动定位装置及其定位方法

说明书

技术领域

本发明属于工业自动化控制领域，涵盖了机器视觉、计算机图像处理、自动控制等领域的内容，尤其涉及一种在投影灯装配过程中能够使灯芯在灯杯中自动定位的装置及方法。

背景技术

一个投影灯主要由灯杯、灯芯(交、直流超高压汞灯，金属卤素灯等高亮度投影灯芯)和其他辅助零件组成。其中，灯芯相对于灯杯的位置是投影灯组装的重点，直接决定了投影灯的输出、一致性和使用寿命。

现有的投影灯装配过程中，主要使用人的视觉和主观判断，手工寻找灯芯在灯杯中的最佳位置。参照图1，一般的装配步骤包括：

(1)在工作台1上装夹灯杯5；

(2)在多坐标手动调焦台3上装夹灯芯4；

(3)点灯，并等待灯芯4输出稳定；

(4)在一定距离的墙面7上，通过肉眼6观察图像的质量，然后操作多坐标调焦装置，在灯杯5内反复移动灯芯4，使得灯芯4的发光区域与灯杯5的焦点重合；

(5)关灯冷却后，注胶固定灯芯4；

(6)胶凝固后，完成灯芯4的装配。

图中，风扇2用于冷却灯芯4。

现有技术的主要问题是以下三个方面：

1、效率低，耗能：由于采用人眼识别和判断，而且是手工寻找位置，所以速度慢。平均要3-5分钟。现在的投影灯功率多数在200瓦甚至更高，由于必须在灯点燃达到稳定后才能调整，所以功耗高。

2、受人为因素影响：由于投影灯发出的高强光，色温在8500K左右，使人眼很容易疲劳，从而在识别和判断上很难保持一致，对于规模生产而言，产品的一致性和稳定性难以保证。

3、安全性差：投影灯不可避免有一定的提前失效率。失效的一个主要方式是炸灯。此时产生的高压(200个大气压)和高温(上千度)碎片的飞溅，对操作人员的安全是重大隐患。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种投影灯芯在灯杯内自动定位装置及其定位方法，用于实现灯芯与灯杯安全、高效和高一致性的组装，以最低的成本满足大批量生产的需要。

本发明的目的通过下列技术方案实现：

一种投影灯芯在灯杯内自动定位装置，包括工作台和灯芯，工作台上固定有灯杯，灯芯通过坐标调焦台装夹于灯杯内，该自动定位装置还包括视觉系统、图像处理系统和运动控制系统，所述视觉系统将投影灯投射于屏幕上的图像采集并传输到图像处理系统，所述图像处理系统将视觉系统采集到的数据进行处理，并和数据库里的经验数据进行比较和分析，得出当前灯芯相对灯杯的位置是否优化并产生运动控制参数，所述运动控制系统根据该运动控制参数调整灯芯的位置。

进一步地，所述图像处理系统通过运动控制线连接运动控制系统，所述运动控制系统包括步进电机、运动控制卡和传动机构，或者运动汽缸。。

进一步地，所述运动控制系统包括手动机械式位移台，用于手工调节灯芯的位置，所述图像处理系统将运动控制参数通过显示装置显示出来。

进一步地，所述视觉系统包括照相机或摄像机，其通过视频线或者数据线连接图像处理系统。

进一步地，所述图像处理系统为带图像处理软件的计算机或者可编程控制器或者单片机。

另一方面，本发明的技术方案还包括一种投影灯芯在灯杯内自动定位方法，包含以下工作步骤：

A、视觉系统将投影灯投射于屏幕上的图像采集并传输到图像处理系统；

B、图像处理系统将视觉系统采集到的数据进行处理，得出当前灯芯相对灯杯的位置是否优化；

C、若灯芯相对灯杯的位置已经优化则完成该次定位；

D、若灯芯相对灯杯的位置未优化则进行灯芯位置控制，并重新进行步骤A。

所述步骤B进一步包括以下步骤：

E、图像数据输入后首先提取关键区域参数；

其中，该关键区域参数包括屏幕的亮度、屏幕的均匀度、对比度和色温等；

F、将该参数和数据库里的经验数据进行分析与匹配。

G、如果配备显示装置，则通过显示装置将性能参数显示出来；

H、生成运动控制参数并输出该参数。

I、记录各项数据，如果配备显示装置，将是否优化以及运动控制参数等结果通过显示装置显示出来。

所述步骤D中的灯芯位置控制进一步包括以下步骤：

J、将运动控制参数输入运动控制系统，由运动控制系统自动调节灯芯位置；

或者包括以下步骤：

K、由操作者根据显示出来的运动控制参数，手动调节灯芯位置。

本发明的投影灯芯在灯杯内自动定位装置及其定位方法具有以下优点：