[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

说明书

本发明公开了一种基于发光二极管彩色阵列的工业生产引导系统及方法，系统包括多个发光二极管彩色阵列RGB‑LED、阵列CCD、中央微处理器MCU、生产固定设备、总服务器、生产移动设备等；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，利用RGB‑LED、CCD阵列实现对三维空间测量。本发明通过利用可见光通信(VLC)的频谱资源丰富、兼顾照明与通信、绿色、安全性高、免电磁干扰等优势，基于像素化MIMO‑VLC的优化方法，打造空间立体工业生产引导系统，不仅节省了资源，凭借可见光优势极大提高了智能工厂数据交互效率，安全可靠，节能环保，快速高效实时建模。

技术领域

本发明属于工业生产控制的技术领域，具体涉及一种基于发光二极管彩色阵列的工业生产引导系统及方法。

背景技术

随着蜂窝移动通信技术、Internet和多媒体业务的不断发展，人们对无线通信信道容量的需求不断增加。由于频谱资源的日益匮乏，人们获得高数据传输速率的途径只能依赖高效的信号处理技术来实现。新一代移动通信技术可提供的数据传输速率越来越高，支持的业务从语音到多媒体业务(包括实时的流媒体业务)，数据传输速率可以根据这些业务需求不同进行调制，提高频谱利用率就成了亟待解决的问题。智能生产制造工厂也需要大数据实时交互可靠数据流，同样也急需解决。在无线通信系统中，提高频谱利用率的主要方法有正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术、多输入多输出(Multiple-input Multiple-output，MIMO)技术、智能天线及自适应编码技术等。MIMO有时被称为空间分集(Space Diversity，SD)，它利用不同地点接受到的信号衰落互相独立这个特性来抵消衰落。在发送端或接收端采用多个天线，可以显著抑制信道的衰落，降低误码率。MIMO技术的应用，使空间成为一种可以用于提高通信性能的资源，可以显著提高通信容量。使用空时编码将多天线阵列与空间分集、时间分集相结合，如果接收端可以准确估计信道信息，则可使信道容量随发送和接受天线个数的最小值线性增长。空时编码可以在不牺牲带宽的情况下起到发射分集和功率增益的作用。

目前可见共通信是以可见光作为信息传输的载体、能够实现高速率数据传输的无线通信方式，它具有无电磁干扰、组网机动灵活、安装维护方便、通信可靠性高、保密性好、性能价格比等优点，可传输多种速率的数据、语音、图像等，已成为当今信息技术的一大热门技术。近年来，随着半导体激光器和光电探测器技术的发展，无线激光通信得到了长足发展，可见光通信技术也由此被重视，目前白炽灯和荧光灯正迅速被LED所取代，除了极高的能效外，LED还有其他优势，如使用寿命更长、发热更低、在不使用有害化学物质的情况下改善显色性。LED的另一个好处是它们能够以非常快的速度切换到不同的光强度，由于切换速度快，人眼无法察觉，所以在保留照明的前提下也可用于各种方式的编码，接收端用光电探测器或者图像传感器(光电二极管阵列)可以接受信号并解码数据。近期VLC研究表明在IEEE802.15.7标准中可以实现非常高的数据速率接近100Mbps，更有达到Gbps。

在迎来中国制造2025也要打造中国智造，基于数字化基础，利用网络化手段实现智能化，从需求出发有设备监控、设备数据、生产流程、质量追溯、进度跟踪、物流驱动、条码应用、计件统计、MES(生产信息化管理系统)等方面。在交互系统中，物料标识：条码或二维码、RFID、IC\ID卡、NFC标签等。控制系统：实时数据库、PLC/DCS、嵌入式系统、组态软件、WMS等。联接技术：串口、WIFI、有线网络、USB等。移动设备：PDA、RFID读写设备、计量设备检验设备等。