[发明专利]光机电在线测控教学创新实验平台

说明书

技术领域

本发明属于测量控制领域，特别是一种基于光学检测、机械控制、电子信息的在线测控教学创新实验平台。

背景技术

传统锂电池薄膜厚度的测量采用诸如人工测量、射线射法和超声波测量而薄膜表面缺陷检测常采用人工视目检测。由于激光传感器和CCD传感器属于非接触性测量、体积小，便于集成，对安装环境要求低，不需要安全保护措施，测量精度高且可以在线实时测量，已经成为薄膜厚度和表面缺陷检测的主流。光机电在线测控教学创新实验平台基于激光传感器三角测量和CCD数字图像处理原理，应用于在锂电池生产中可以极大的提高行业技术和生产效率，同时也可推动和促进如钢材、布匹、太阳能电池硅片、包装和极片等相关领域的在线测量检测手段。

近年来，随着光电研究和光电专业的逐渐兴起，对于光电相关专业课程诸如信号分析与处理、工程光学、误差理论与数据处理、控制工程、传感器原理与应用、机电检测技术、计算机控制技术、测控仪器技术、光电测试技术、自动检测技术、光电显示技术和机器视觉技术等理论的学习，由于理论复杂、实践性强、有限的实践时间和单一的实践平台，使学生缺乏感性认识，难以理解讲授的理论知识，不能从整体上融合上述专业知识。鉴于上述原因，经多年研究和积累，结合为企业锂电池薄膜生产线所开发的测控设备，开发了在线检测的光机电综合测控实验平台，用于提高教学质量和培养创新型人才。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光机电在线测控教学创新实验平台，该平台模拟被测物在线生产和在线检测厚度和表面缺陷的工业现场，结合光学检测、机械控制、单片机控制电路、下位机控制和显示、数字信号处理和软件人机界面的实现等知识点，适用学生在实验室条件下模拟被测物静态和动态检测，具有低成本、模拟性、可扩展、综合性与创新性并举的优点。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

光机电在线测控教学创新实验平台，包括C型扫描机构和激光传感器部分、三维调节机构和CCD相机部分、被测物检测薄铝板平台部分、下位机控制显示部分；

所述C型扫描机构和激光传感器部分，外围框架上较高的部分为第二桌面，第一工业机器人固定于第二桌面上，第一工业机器人的一端为步进电机，步进电机连接联轴器和丝杆，另一端由轴承支撑座固定，丝杆上安放滑块，滑块上端设置C型扫描机构，C型扫描机构前端内部分别安装上激光传感器和下激光传感器，上激光传感器由C型扫描机构支撑固定，下激光传感器可实现三维调节，上激光传感器和下激光传感器的一端数据线经C型扫描机构内部延伸至后端，并延伸至外围框架的箱体内侧的驱动电路板，在第一工业机器人前后两侧各安装两个第二限位开关，步进电机带动丝杆转动，滑块在丝杆带动下前后平移，滑块接触到第二限位开关时，停止滑动，并往相反方向继续滑动，并依次反复运动；

所述三维机械调节机构包括分别沿X轴、Y轴和Z轴方向的X轴调节机构、Y轴调节机构、Z轴调节机构，三组调节机构的构造相同，Z轴调节机构安装在C型扫描机构一侧，Z轴调节机构的上端为步进电机，步进电机连接联轴器，联轴器和支撑座连接丝杆的一端，丝杆的另一端连接轴承支撑座，丝杆上安装滑块，X轴调节机构的支撑座一端连接于Z轴调节机构的滑块位置，Y轴调节机构的支撑座一端连接于X轴调节机构的滑块位置，三维调节机构数据线与控制电路和计算机串口通信连接，自动调焦CCD相机固定于Y轴调节机构的滑块位置，CCD相机数据线和计算机USB口通信连接；

所述被测物检测平台部分，外围框架上部较低部分表面为第一桌面，第二工业机器人固定于第一桌面上，第二工业机器人上面固定支撑架，支撑架上面放置平台，平台中央呈十字形孔状，第二工业机器人一侧固定连接板，连接板与光栅尺固定，另一侧安装两个第一限位开关，步进电机带动丝杆转动，滑块在丝杆上带动支撑架、平台、连接板、光栅尺前后平移，滑块接触到第一限位开关时，停止滑动并往相反方向继续滑动，并依次反复运动；

所述下位机控制显示部分，下位机为具有液晶显示的控制电路，用于控制并显示平台的位置、反复运动的速度，具体包括光机电在线测控教学创新实验平台控制面板、扫描机构传动速度控制面板和实时显示面板。

权利要求1所述光机电在线测控教学创新实验平台的实验方法，包括如下步骤：

1)首先开启计算机装置，同时接通控制箱的电源，将被测目标物放在平台上；