光機(jī)電在線(xiàn)測(cè)控教學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于測(cè)量控制領(lǐng)域，特別是一種基于光學(xué)檢測(cè)、機(jī)械控制、電子信息的在線(xiàn)測(cè)控教學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)鋰電池薄膜厚度的測(cè)量采用諸如人工測(cè)量、射線(xiàn)射法和超聲波測(cè)量而薄膜表面缺陷檢測(cè)常采用人工視目檢測(cè)。由于激光傳感器和CCD傳感器屬于非接觸性測(cè)量、體積小，便于集成，對(duì)安裝環(huán)境要求低，不需要安全保護(hù)措施，測(cè)量精度高且可以在線(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量，已經(jīng)成為薄膜厚度和表面缺陷檢測(cè)的主流。光機(jī)電在線(xiàn)測(cè)控教學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基于激光傳感器三角測(cè)量和CXD數(shù)字圖像處理原理，應(yīng)用于在鋰電池生產(chǎn)中可以極大的提高行業(yè)技術(shù)和生產(chǎn)效率，同時(shí)也可推動(dòng)和促進(jìn)如鋼材、布匹、太陽(yáng)能電池硅片、包裝和極片等相關(guān)領(lǐng)域的在線(xiàn)測(cè)量檢測(cè)手段。
[0003]近年來(lái)，隨著光電研宄和光電專(zhuān)業(yè)的逐漸興起，對(duì)于光電相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程諸如信號(hào)分析與處理、工程光學(xué)、誤差理論與數(shù)據(jù)處理、控制工程、傳感器原理與應(yīng)用、機(jī)電檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、測(cè)控儀器技術(shù)、光電測(cè)試技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、光電顯示技術(shù)和機(jī)器視覺(jué)技術(shù)等理論的學(xué)習(xí)，由于理論復(fù)雜、實(shí)踐性強(qiáng)、有限的實(shí)踐時(shí)間和單一的實(shí)踐平臺(tái)，使學(xué)生缺乏感性認(rèn)識(shí)，難以理解講授的理論知識(shí)，不能從整體上融合上述專(zhuān)業(yè)知識(shí)。鑒于上述原因，經(jīng)多年研宄和積累，結(jié)合為企業(yè)鋰電池薄膜生產(chǎn)線(xiàn)所開(kāi)發(fā)的測(cè)控設(shè)備，開(kāi)發(fā)了在線(xiàn)檢測(cè)的光機(jī)電綜合測(cè)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，用于提高教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種光機(jī)電在線(xiàn)測(cè)控教學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該平臺(tái)模擬被測(cè)物在線(xiàn)生產(chǎn)和在線(xiàn)檢測(cè)厚度和表面缺陷的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，結(jié)合光學(xué)檢測(cè)、機(jī)械控制、單片機(jī)控制電路、下位機(jī)控制和顯示、數(shù)字信號(hào)處理和軟件人機(jī)界面的實(shí)現(xiàn)等知識(shí)點(diǎn)，適用學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬被測(cè)物靜態(tài)和動(dòng)態(tài)檢測(cè)，具有低成本、模擬性、可擴(kuò)展、綜合性與創(chuàng)新性并舉的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0006]光機(jī)電在線(xiàn)測(cè)控教學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括C型掃描機(jī)構(gòu)和激光傳感器部分、三維調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和CCD相機(jī)部分、被測(cè)物檢測(cè)薄鋁板平臺(tái)部分、下位機(jī)控制顯示部分；
[0007]所述C型掃描機(jī)構(gòu)和激光傳感器部分，外圍框架上較高的部分為第二桌面，第一工業(yè)機(jī)器人固定于第二桌面上，第一工業(yè)機(jī)器人的一端為步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)連接聯(lián)軸器和絲桿，另一端由軸承支撐座固定，絲桿上安放滑塊，滑塊上端設(shè)置C型掃描機(jī)構(gòu)，C型掃描機(jī)構(gòu)前端內(nèi)部分別安裝上激光傳感器和下激光傳感器，上激光傳感器由C型掃描機(jī)構(gòu)支撐固定，下激光傳感器可實(shí)現(xiàn)三維調(diào)節(jié)，上激光傳感器和下激光傳感器的一端數(shù)據(jù)線(xiàn)經(jīng)C型掃描機(jī)構(gòu)內(nèi)部延伸至后端，并延伸至外圍框架的箱體內(nèi)側(cè)的驅(qū)動(dòng)電路板，在第一工業(yè)機(jī)器人前后兩側(cè)各安裝兩個(gè)第二限位開(kāi)關(guān)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊在絲桿帶動(dòng)下前后平移，滑塊接觸到第二限位開(kāi)關(guān)時(shí)，停止滑動(dòng)，并往相反方向繼續(xù)滑動(dòng)，并依次反復(fù)運(yùn)動(dòng)；
[0008]所述三維機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括分別沿X軸、Y軸和Z軸方向的X軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、Y軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，三組調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造相同，Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝在C型掃描機(jī)構(gòu)一側(cè)，Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的上端為步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)連接聯(lián)軸器，聯(lián)軸器和支撐座連接絲桿的一端，絲桿的另一端連接軸承支撐座，絲桿上安裝滑塊，X軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的支撐座一端連接于Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的滑塊位置，Y軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的支撐座一端連接于X軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的滑塊位置，三維調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)線(xiàn)與控制電路和計(jì)算機(jī)串口通信連接，自動(dòng)調(diào)焦CCD相機(jī)固定于Y軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的滑塊位置，CCD相機(jī)數(shù)據(jù)線(xiàn)和計(jì)算機(jī)USB 口通信連接；
[0009]所述被測(cè)物檢測(cè)平臺(tái)部分，外圍框架上部較低部分表面為第一桌面，第二工業(yè)機(jī)器人固定于第一桌面上，第二工業(yè)機(jī)器人上面固定支撐架，支撐架上面放置平臺(tái)，平臺(tái)中央呈十字形孔狀，第二工業(yè)機(jī)器人一側(cè)固定連接板，連接板與光柵尺固定，另一側(cè)安裝兩個(gè)第一限位開(kāi)關(guān)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊在絲桿上帶動(dòng)支撐架、平臺(tái)、連接板、光柵尺前后平移，滑塊接觸到第一限位開(kāi)關(guān)時(shí)，停止滑動(dòng)并往相反方向繼續(xù)滑動(dòng)，并依次反復(fù)運(yùn)動(dòng)；
[0010]所述下位機(jī)控制顯示部分，下位機(jī)為具有液晶顯示的控制電路，用于控制并顯示平臺(tái)的位置、反復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度，具體包括光機(jī)電在線(xiàn)測(cè)控教學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)控制面板、掃描機(jī)構(gòu)傳動(dòng)速度控制面板和實(shí)時(shí)顯示面板。
[0011]權(quán)利要求1所述光機(jī)電在線(xiàn)測(cè)控教學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)方法，包括如下步驟:
[0012]I)首先開(kāi)啟計(jì)算機(jī)裝置，同時(shí)接通控制箱的電源，將被測(cè)目標(biāo)物放在平臺(tái)上；
[0013]2)打開(kāi)人機(jī)界面，在光機(jī)電在線(xiàn)測(cè)控教學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)控制面板，選擇聯(lián)機(jī)則開(kāi)始測(cè)量，選擇停止則停止測(cè)量，設(shè)置顯示背景顏色、測(cè)量數(shù)據(jù)顏色；在掃描機(jī)構(gòu)傳動(dòng)速度控制面板，選擇靜態(tài)或動(dòng)態(tài)掃描，靜態(tài)掃描選項(xiàng)設(shè)定掃描位置，C型掃描機(jī)構(gòu)移動(dòng)至該位置并開(kāi)始測(cè)量，動(dòng)態(tài)掃描選項(xiàng)設(shè)定移動(dòng)速度，C型掃描機(jī)構(gòu)的移動(dòng)掃描并測(cè)量。
[0014]3)實(shí)時(shí)顯示面板，設(shè)定測(cè)量值上下限，查看光機(jī)電在線(xiàn)測(cè)控裝置中掃描機(jī)構(gòu)靜止或動(dòng)態(tài)掃描時(shí)被測(cè)物靜止或移動(dòng)時(shí)檢測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分布和實(shí)時(shí)厚度顯示數(shù)值。
[0015]本發(fā)明的有益效果如下:
[0016]該平臺(tái)模擬被測(cè)物在線(xiàn)生產(chǎn)和在線(xiàn)檢測(cè)厚度和表面缺陷的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，結(jié)合光學(xué)檢測(cè)、機(jī)械控制、單片機(jī)控制電路、下位機(jī)控制和顯示、數(shù)字信號(hào)處理和軟件人機(jī)界面的實(shí)現(xiàn)等知識(shí)點(diǎn)，適用學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬被測(cè)物靜態(tài)和動(dòng)態(tài)檢測(cè)，具有低成本、模擬性、可擴(kuò)展、綜合性與創(chuàng)新性并舉的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]圖1是本發(fā)明光機(jī)電在線(xiàn)測(cè)控教學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的正面軸測(cè)圖；
[0019]圖2是本發(fā)明中被測(cè)物平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是本發(fā)明光機(jī)電在線(xiàn)測(cè)控教學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的背面軸測(cè)圖；
[0021]圖4是本發(fā)明中工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中:1、C型掃描機(jī)構(gòu)；2、上激光傳感器；3、下激光傳感器；4、平臺(tái)；5、第二工業(yè)機(jī)器人；6、連接板；7、光柵尺；8、下位機(jī)9、外圍框架；10、箱體內(nèi)側(cè)；11、第二桌面；12、第一工業(yè)機(jī)器人；13、坦克鏈；14、第二限位開(kāi)關(guān)；15、數(shù)據(jù)線(xiàn)；16、控制電路；17、驅(qū)動(dòng)電路板一；18、驅(qū)動(dòng)電路板二 ；19、電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路的開(kāi)關(guān)電源；20、激光傳感器的供電電源；21、第一桌面；22、支撐架；23、X軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；24、自動(dòng)調(diào)焦CXD相機(jī)；25、Y軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；26、Ζ軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；27、第一限位開(kāi)關(guān)；28、步進(jìn)電機(jī)；29、支撐座；30、聯(lián)軸器；31、絲桿；32、滑塊；33、軸承支撐座。
【具體實(shí)施方式】
[0023]一種光機(jī)電在線(xiàn)測(cè)控教學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括:檢測(cè)平臺(tái)、C型掃描機(jī)構(gòu)、激光傳感器、CCD傳感器、工業(yè)機(jī)器人、被測(cè)物平臺(tái)、下位機(jī)測(cè)控?cái)?shù)顯系統(tǒng)、電子測(cè)控系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等組成。
[0024]步驟1:如圖一、圖二、圖三所示，所述的裝置由下列部分構(gòu)成
[0025]步驟1.1C型掃描機(jī)構(gòu)和激光傳感器部分
[0026]外圍框架9由鋁型材制成。外框架較高部分表面為大理石第二桌面11，第一工業(yè)機(jī)器人12固定于大理石第二桌面11。第一工業(yè)機(jī)器人12其一端為步進(jìn)電機(jī)28連接聯(lián)軸器30和絲桿31，另一端由軸承支撐塊33固定。絲桿31上端安放滑塊32?；瑝K32上端為C型掃描機(jī)構(gòu)1，C型掃描機(jī)構(gòu)I前端內(nèi)部安裝上下激光傳感器2、3，上激光傳感器2由C型掃描機(jī)構(gòu)I支撐固定，下激光傳感器3可以實(shí)現(xiàn)三維調(diào)節(jié)，激光傳感器2、3的一端數(shù)據(jù)線(xiàn)15經(jīng)C型掃描機(jī)構(gòu)I內(nèi)部到后端通過(guò)坦克鏈13至外圍框架箱體內(nèi)側(cè)10驅(qū)動(dòng)電路板17、18。在第一工業(yè)機(jī)器人12前后兩側(cè)各安裝2個(gè)第二限位開(kāi)關(guān)14。步進(jìn)電機(jī)28帶動(dòng)絲桿31轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊32在絲桿31帶動(dòng)下前后平移，滑塊32接觸到第二限位開(kāi)關(guān)14時(shí)，停止滑動(dòng)并往相反方向繼續(xù)滑動(dòng)，并依次反復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0027]步驟1.2三維調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和CXD相機(jī)部分
[0028]三維機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)分X軸、Y軸和Z軸方向，三組調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)構(gòu)造相同。
[0029]Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)26安裝在C型掃描機(jī)構(gòu)I 一側(cè)。Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)26由步進(jìn)電機(jī)28和型材構(gòu)成，步進(jìn)電機(jī)28接聯(lián)軸器30，聯(lián)軸器30和支撐座29連接絲桿31的一端，絲桿31另一端連接支撐座33。絲桿31上安裝滑塊32。X軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2