[发明专利]一种基于激光引导的总线式视觉调平控制系统

说明书

本发明属于机器视觉技术领域，并公开了一种基于激光引导的总线式视觉调平控制系统。该系统各模块之间均采用现场总线通信协议实现信息交互，线激光发射器用于向视觉模块发射水平线激光；视觉模块拍摄线激光图像并计算调平板的高程数据，将其传递给主站模块；倾角传感器用于采集调平板的倾角数据并将其传递给主站模块；从站模块将主站模块传递的数字控制量转换为模拟控制量，并将其传递给伺服控制模块；伺服控制模块根据模拟控制量调节调平板的高程或倾角。本发明提供的基于激光引导的总线式视觉调平控制系统中，各模块之间均采用现场总线通信协议进行信息交互，从而在保证系统实时性的同时，能够降低系统的复杂度和成本，具有较高的可扩展性。

技术领域

本发明属于机器视觉技术领域，更具体地，涉及一种基于激光引导的总线式视觉调平控制系统。

背景技术

机器视觉是一种利用机器代替人眼，从客观事物的图像中提取信息进行处理，并加以理解，最终用于实际检测和控制的技术。随着机器视觉技术的逐渐成熟，其应用也越来越广泛。

在机器视觉技术中，传统的基于计算机(PC)的软件集成方式，主要围绕PC中的专用图像处理软件进行工作，一般采用PCI总线、TCP/IP、USB等通信方式，将图像数据传输到PC中进行处理。另一种基于嵌入式设备的通信集成方式，将视觉传感器、处理器、通信等硬件封装在一起，图像数据经处理之后使用TCP/IP、USB、串口等通信方式传输到控制系统。但是这种方式存在较多弊端，一方面因TCP/IP、USB、串口等通信方式难以保证系统的实时性，并且PCI等接口也造成设备难以小型化，另一方面以上集成方式的控制系统，均需要针对视觉系统进行专门开发、适配，进而增加了系统的维护难度，并且兼容性较差。

此外，现有激光调平系统多采用脉冲线激光发射器与多个激光接收器阵列来实现高程位置识别，通信方式多使用串口通信，成本较高，兼容性差，难以达到实时性和较高的精度要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于激光引导的总线式视觉调平控制系统，其中利用现场总线通信协议实现各模块之间的信息交互，并对其关键组件如视觉模块的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可有效解决实时性差的问题，同时还具备高精度的特点，因而尤其适用于调平控制的应用场合。

为实现上述目的，本发明提出了一种基于激光引导的总线式视觉调平控制系统，该系统包括线激光发射器、视觉模块、倾角传感器、主站模块、从站模块、伺服控制模块，各模块之间均采用现场总线通信协议实现信息交互，其中：

所述线激光发射器用于向所述视觉模块发射水平线激光；

所述视觉模块固定在待调节的调平板的上侧，包括幕布板、遮光箱体、视觉机构和CAN收发器，所述幕布板安装在所述遮光箱体的前部，工作时所述线激光发射器发射的水平线激光在所述幕布板上投影形成线激光图像，所述视觉机构固定在所述遮光箱体内部，用于拍摄所述幕布板上的线激光图像并计算所述调平板的高程数据，所述CAN收发器与所述主站模块连接，用于将所述高程数据传递给所述主站模块；

所述倾角传感器固定在所述调平板的下侧，并与所述主站模块连接，用于采集所述调平板的倾角数据并将其传递给所述主站模块；

所述主站模块与所述从站模块连接，用于接收来自所述视觉模块和倾角传感器的高程数据和倾角数据并将其转换为数字控制量，进而将所述数字控制量传递给所述从站模块；

所述从站模块与所述伺服控制模块连接，用于将所述主站模块传递的数字控制量转换为模拟控制量，并将其传递给所述伺服控制模块；

所述伺服控制模块根据所述模拟控制量调节所述调平板的高程或倾角。