[发明专利]机器视觉和运动控制技术实验台

说明书

技术领域

本发明涉及一种教学和科研设备，具体为一种基于机器视觉和运动控制技术的视觉跟踪定位实验平台。该实验台可针对当前典型的机器视觉及运动控制技术应用进行模拟演示，并可提供开放式的开发及实验环境，方便相关的教学与科研。

背景技术

机器视觉是一个新兴而发展十分迅速的学科领域，以实际工程问题为研究对象，以计算机理论、智能控制、光学、机械、电子等多种工程应用学科为基础，目的是模拟人眼来实现从观察到识别与控制等功能。越来越多的工程技术人员认识到当前的机器视觉技术和运动控制技术相结合对于解决复杂应用问题有着相当大的帮助，二者相结合的技术已广泛应用于工业产品检测、识别、定位、移动机器人导航、医学图像分析、保安监控系统、智能交通以及国防和娱乐等行业。

机器视觉及运动控制技术的研发与应用，相应地增加了系统的复杂性及多样性，但目前高校及科研院所仅能通过特定的实例进行相关技术的讲授，没有试验研究仪器或手段，更不具有开放性及普适性，难以满足机器视觉技术及运动控制技术应用多样性的要求，使得针对相应技术的教学和科研工作难以有效开展。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种机器视觉和运动控制技术实验台，该实验台可针对当前典型应用的机器视觉与运动控制两种技术的合成进行教学演示，且可用于开放式的 多功能的相关技术研发实验平台。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种机器视觉和运动控制技术实验台，其特征在于该实验台包括台架、工业控制计算机及软件、图像采集模块、运动控制模块及外围控制电路总成；所述台架分为操作区和控制柜上下两部分；

所述的工业控制计算机采用PXI总线形式，其外部连接一部USB手柄；所述的图像采集模块包括线缆联接的一台高速摄像机和一块图像采集卡，图像采集卡安装在工业控制计算机内，高速摄像机安装在操作区内；

所述的运动控制模块包括一块多轴运动控制卡、4套伺服电机及其驱动器和4套运动执行元件；其中多轴运动控制卡安装于工业控制计算机内，4套伺服电机及其驱动器安装在控制柜内，伺服电机和伺服电机驱动器均通过线缆与多轴运动控制卡的端子板联接；4套运动执行元件搭建成上下平行的两套二维滑台，上二维滑台安装在操作区顶面的台架上，下二维滑台安装在操作区底面的台架上，上二维滑台上安装有所述高速摄像机，下二维滑台上安装有载物台，高速摄像机的镜头朝向载物台；上二维滑台拖动高速摄像机平面二维运动，下二维滑台拖动载物台平面二维运动，上二维滑台和下二维滑台的平面二维运动由工业控制计算机外接的USB手柄分别控制；

所述的外围电路包括与PCB电路板连接的零位开关控制电路、限位开关控制电路、伺服驱动器与多轴运动控制卡端子板之间的适配电路。

与现有技术相比，本发明把图像采集模块和运动控制模块有机综合到同一台架上，利用工业控制计算机和相应软件，对机器视觉技术和运动控制技术提供开放式的学习和研究平台，降低了机器视觉技术和运动控制技术的教学及科研的工作难度。本发明机器视觉和运动控制技术实验台结构简单、布局直观、机器视觉模块和运动控制模块结构清楚明晰，系统软件界面友好，便于学生及科研人员熟练掌握机器视觉技术和运动控制技术的多种应用方法及技巧，操作方便，基本能够满足机器视觉技术及运动控制技术的应用多样性，为高校和科研院所的教学、科研工作提供了新的设备支撑。

附图说明

图1为本发明机器视觉和运动控制技术实验台一种实施例的整机结构示意图；

图2为本发明机器视觉和运动控制技术实验台一种实施例的控制系统结构示意图。

具体实施方式：

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。

本发明设计的机器视觉和运动控制技术实验台(简称实验(平)台，参见图1-2)，其特征在于它包括台架1、工业控制计算机(工控机)及软件、图像采集模块、运动控制模块及外围控制电路总成。

所述的台架1实施例采用铝合金型材搭建为柜式框架，框架或台架1分为上下两部分，上半部分为操作区11，用有机玻璃封闭，但开有前、后门，以便于操作和观察；台架1的下半部分为控制柜12，用薄铁板封闭，也有开前、后门，以便于操作。所述图像采集模块和运动控制模块安装在操作区11内，其余部分安装在控制柜12内；

所述的图像采集模块包括一台高速摄像机2和一块图像采集卡，高速摄像机2安装于台架1的操作区11内(台架1顶面上的上二维滑台31上)，图像采集卡安装在工业控制计算机内，高速摄像机2与图像采集卡通过线缆联接。