[发明专利]光机电在线测控教学创新实验方法

说明书

技术领域

本发明属于光电测控技术领域，涉及一种光机电在线测控教学创新实验方法。

背景技术

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。

发明内容

针对上述教学环节存在的问题，本发明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，本发明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。

本发明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：