[發明專利]機器視覺和運動控制技術實驗臺

有效

• 申請號: 200910070739.9
• 申請日: 2009-10-09
• 公開（公告）號: CN101694754A
• 公開（公告）日: 2010-04-14
• 發明（設計）人: 劉今越;趙海文;李鐵軍;楊冬
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G09B5/00
• 分類號: G09B5/00;G09B25/02;G05B19/414
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 張國榮

技術領域

本發明涉及一種教學和科研設備，具體為一種基于機器視覺和運動控制技術的視覺跟蹤定位實驗平臺。該實驗臺可針對當前典型的機器視覺及運動控制技術應用進行模擬演示，并可提供開放式的開發及實驗環境，方便相關的教學與科研。

背景技術

機器視覺是一個新興而發展十分迅速的學科領域，以實際工程問題為研究對象，以計算機理論、智能控制、光學、機械、電子等多種工程應用學科為基礎，目的是模擬人眼來實現從觀察到識別與控制等功能。越來越多的工程技術人員認識到當前的機器視覺技術和運動控制技術相結合對于解決復雜應用問題有著相當大的幫助，二者相結合的技術已廣泛應用于工業產品檢測、識別、定位、移動機器人導航、醫學圖像分析、保安監控系統、智能交通以及國防和娛樂等行業。

機器視覺及運動控制技術的研發與應用，相應地增加了系統的復雜性及多樣性，但目前高校及科研院所僅能通過特定的實例進行相關技術的講授，沒有試驗研究儀器或手段，更不具有開放性及普適性，難以滿足機器視覺技術及運動控制技術應用多樣性的要求，使得針對相應技術的教學和科研工作難以有效開展。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種機器視覺和運動控制技術實驗臺，該實驗臺可針對當前典型應用的機器視覺與運動控制兩種技術的合成進行教學演示，且可用于開放式的?多功能的相關技術研發實驗平臺。

本發明解決所述技術問題的技術方案是，設計一種機器視覺和運動控制技術實驗臺，其特征在于該實驗臺包括臺架、工業控制計算機及軟件、圖像采集模塊、運動控制模塊及外圍控制電路總成；所述臺架分為操作區和控制柜上下兩部分；

所述的工業控制計算機采用PXI總線形式，其外部連接一部USB手柄；所述的圖像采集模塊包括線纜聯接的一臺高速攝像機和一塊圖像采集卡，圖像采集卡安裝在工業控制計算機內，高速攝像機安裝在操作區內；

所述的運動控制模塊包括一塊多軸運動控制卡、4套伺服電機及其驅動器和4套運動執行元件；其中多軸運動控制卡安裝于工業控制計算機內，4套伺服電機及其驅動器安裝在控制柜內，伺服電機和伺服電機驅動器均通過線纜與多軸運動控制卡的端子板聯接；4套運動執行元件搭建成上下平行的兩套二維滑臺，上二維滑臺安裝在操作區頂面的臺架上，下二維滑臺安裝在操作區底面的臺架上，上二維滑臺上安裝有所述高速攝像機，下二維滑臺上安裝有載物臺，高速攝像機的鏡頭朝向載物臺；上二維滑臺拖動高速攝像機平面二維運動，下二維滑臺拖動載物臺平面二維運動，上二維滑臺和下二維滑臺的平面二維運動由工業控制計算機外接的USB手柄分別控制；

所述的外圍電路包括與PCB電路板連接的零位開關控制電路、限位開關控制電路、伺服驅動器與多軸運動控制卡端子板之間的適配電路。

與現有技術相比，本發明把圖像采集模塊和運動控制模塊有機綜合到同一臺架上，利用工業控制計算機和相應軟件，對機器視覺技術和運動控制技術提供開放式的學習和研究平臺，降低了機器視覺技術和運動控制技術的教學及科研的工作難度。本發明機器視覺和運動控制技術實驗臺結構簡單、布局直觀、機器視覺模塊和運動控制模塊結構清楚明晰，系統軟件界面友好，便于學生及科研人員熟練掌握機器視覺技術和運動控制技術的多種應用方法及技巧，操作方便，基本能夠滿足機器視覺技術及運動控制技術的應用多樣性，為高校和科研院所的教學、科研工作提供了新的設備支撐。

附圖說明

圖1為本發明機器視覺和運動控制技術實驗臺一種實施例的整機結構示意圖；

圖2為本發明機器視覺和運動控制技術實驗臺一種實施例的控制系統結構示意圖。

具體實施方式：

下面結合實施例及其附圖進一步敘述本發明。

本發明設計的機器視覺和運動控制技術實驗臺(簡稱實驗(平)臺，參見圖1-2)，其特征在于它包括臺架1、工業控制計算機(工控機)及軟件、圖像采集模塊、運動控制模塊及外圍控制電路總成。

所述的臺架1實施例采用鋁合金型材搭建為柜式框架，框架或臺架1分為上下兩部分，上半部分為操作區11，用有機玻璃封閉，但開有前、后門，以便于操作和觀察；臺架1的下半部分為控制柜12，用薄鐵板封閉，也有開前、后門，以便于操作。所述圖像采集模塊和運動控制模塊安裝在操作區11內，其余部分安裝在控制柜12內；

所述的圖像采集模塊包括一臺高速攝像機2和一塊圖像采集卡，高速攝像機2安裝于臺架1的操作區11內(臺架1頂面上的上二維滑臺31上)，圖像采集卡安裝在工業控制計算機內，高速攝像機2與圖像采集卡通過線纜聯接。