[发明专利]基于发光二极管彩色阵列的工业生产引导系统及方法

权利要求书

1.基于发光二极管彩色阵列的工业生产引导系统，其特征在于，包括多个发光二极管彩色阵列RGB-LED、中央微处理器MCU、生产固定设备、总服务器、生产移动设备以及监控摄像头；每个发光二极管彩色阵列对应一个生产固定设备，所述生产固定设备的状态信息通过总线GPIB回传至MCU，通过实时编码控制RGB-LED，通过MIMO-VLC通讯系统实现数据实时共享至各个终端，所述各个终端包括移动终端、手持PDA、监控设备、生产固定设备、总服务器，通过PLC控制总线链接总服务器与中央微处理器MCU及各个生产设备，整体工艺流程通过PLC完成，各个终端设备运行过程中基本参数反馈至MCU通过现场编码、调制RGB-LED阵列发射矩阵，发送给移动终端、手持PDA、监控设备、生产固定设备、总服务器实现信息共享与校准；校准过程是通过RGB-LED与对应生产固定设备之间通信来校准设备信息，确保信息的准确性；总服务器还通过MCU编码RGB-LED阵列发送命令给任意一个设备，命令人员操作、控制监控设备监控异常设备状态、发送轨迹命令至生产移动终端，所述通过实时编码控制RGB-LED，通过MIMO-VLC通讯系统实现数据实时共享至各个终端，通过PLC控制总线链接总服务器与中央微处理器MCU及各个生产设备，具体为：

将所述发光二极管彩色阵列的三个不同频段作为三个通信窗口，选用RB不同阶的调制方式来并行对单个像素点自适应对每个比特进行校准，选用G通道作为设备信息通信频段，并利用像素化MIMO技术，在接收端对数字图像处理，解析信息。

2.根据权利要求1所述基于发光二极管彩色阵列的工业生产引导系统的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

对工业生产引导系统搭建，对客户不同PLC程序适配调控，对可能调制编码程序配置MCU主控制板，对各个终端的信息预加载到MCU内存；

配置每一个RGB-LED阵列矩阵，并且设置每个设备接收端摄像机启动程序，利用每一个静态设备对应一个RGB-LED阵列矩阵发射端，利用像素化MIMO技术进行分集复用来克服复杂的信道环境影响；

采用MIMO-VLC并行单像素自适应比特校准方法，通过选取高频红光通信窗口R和低频蓝光通信窗口B，自适应选取不同调制编码方式比特信息，不但提高频谱利用率，进一步提高系统误码率性能，对于中间频率绿光窗口G作为基本设备信息传输窗口，其余两个窗口作为执行等级高，要求误码率低的命令信息传输；

采用基于GA的VLC优化方法，获取有效的数字图像信息；

利用RGB-LED二维三色余三码结构光通过阵列CCD利用相位角差对有限范围内的形貌进行精确测量，针对一个坐标区域利用多个不同波长纵横光栅投影图像计算相位角差进行三维形貌深度计算，为自动化控制提供精确三维测量数据；

利用PDA在工厂监察各个工艺流程的具体状态，在某一工艺流程设备附近，通过RGB-LED发送的设备信息，根据工艺不同，将多种工艺信息反馈到MCU编码并通过RGB-LED发送到手持PDA、移动设备、生产设备，利用其前置摄像功能，本地解码程序解码得到该工艺流程的基本信息，同时该设备也同样接收RGB-LED发射的信息进一步校准，完成全方位工业生产引导。

3.根据权利要求1所述基于发光二极管彩色阵列的工业生产引导系统的控制方法，其特征在于，所述像素化MIMO技术具体为：

将数据调制到空间子频率上传输，将一幅发送的数据帧得多个时刻的OFDM符号，并行同时通过发光二极管彩色阵列发送出去，在这之前对原始的二进制数据进行串并转换，得数据变成了N路并行数据，再对各个子载波数据进行正交振幅调制QAM，调制后为频率离散信号，将发光二极管阵列分为RGB三个通信窗口，三个窗口均采用OFDM调制方法，其中一个窗口多路QAM调制后频域离散信号映射到N*N的星座矩阵，i表示发送数据帧的序号，N为偶数。