本發(fā)明涉及電氣設(shè)備及電氣工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于dlp器件的輪胎成型機(jī)用激光標(biāo)線裝置及其校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)：

如圖5所示，原有裝置采用左中右共3個(gè)激光燈，其中把中間位置的激光燈定義為零位激光燈，該激光燈固定不動(dòng)，作為零位標(biāo)線，左右位置的2個(gè)激光燈與機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，由電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變左右激光燈的標(biāo)線位置，左中右3個(gè)激光燈會(huì)在輪胎成型機(jī)的工作面上投射出3條平行的激光標(biāo)線，從而作為對(duì)輪胎成型機(jī)上料及貼合工序操作質(zhì)控的基準(zhǔn)線。原有裝置采用2組電源供電，其中的直流電源負(fù)責(zé)給控制電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路提供穩(wěn)定的直流電壓，左中右共3個(gè)激光燈由專用的激光燈電源提供恒流源，控制電路接收來自輪胎成型機(jī)主控制器(plc或工控機(jī))現(xiàn)場(chǎng)總線的命令數(shù)據(jù)，計(jì)算出左右2個(gè)激光燈的標(biāo)線位置數(shù)據(jù)，給驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出控制脈沖信號(hào)，控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并接收來自位置傳感器的實(shí)時(shí)位置反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)與輪胎成型機(jī)主控制器總線聯(lián)網(wǎng)功能和激光標(biāo)線準(zhǔn)確定位功能。

校準(zhǔn)方法具體步驟如下：

①將激光標(biāo)線裝置安裝在輪胎成型機(jī)工作面上方的龍門架位置，通過調(diào)整裝置的安裝固定螺栓來保證激光標(biāo)線裝置與成型機(jī)工作面之間的機(jī)械平行度。

②激光標(biāo)線裝置上電，裝置自檢完畢后，左中右3個(gè)激光燈開始工作，在輪胎成型機(jī)的工作面上投射出3條平行的激光標(biāo)線，通過調(diào)整裝置的激光燈座固定螺栓來保證3條激光標(biāo)線的平行度。

③激光標(biāo)線裝置接收來自輪胎成型機(jī)主控制器(plc或工控機(jī))現(xiàn)場(chǎng)總線的命令數(shù)據(jù)，電動(dòng)機(jī)通過機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)左右2個(gè)激光燈走到定位寬度。

④安裝人員現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量出成型機(jī)工作面內(nèi)激光標(biāo)線的實(shí)際定位寬度la，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總線的命令定位寬度l0計(jì)算出該定位寬度下的校準(zhǔn)值δl＝la-l0

⑤根據(jù)輪胎成型機(jī)對(duì)激光標(biāo)線裝置定位寬度數(shù)組元素?cái)?shù)目n的工藝要求，重復(fù)執(zhí)行③-④步驟n次，得到一個(gè)對(duì)應(yīng)于n個(gè)定位寬度下的包含n個(gè)數(shù)組元素的校準(zhǔn)值δl[n]列表。

⑥根據(jù)校準(zhǔn)值δl[n]列表數(shù)組修改輪胎成型機(jī)主控制器(plc或工控機(jī))程序，將校準(zhǔn)后的命令定位寬度lb經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線傳送給激光標(biāo)線裝置。

現(xiàn)有的校準(zhǔn)方法存在以下缺點(diǎn)：

①根據(jù)輪胎成型機(jī)對(duì)激光標(biāo)線裝置定位寬度數(shù)組元素?cái)?shù)目n的工藝要求，需要安裝人員現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量出成型機(jī)工作面內(nèi)激光標(biāo)線的n個(gè)實(shí)際定位寬度l數(shù)值，安裝人員現(xiàn)場(chǎng)手工測(cè)量的數(shù)據(jù)量較大，手工測(cè)量的人為因素很難保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度和數(shù)據(jù)精度。

②需要安裝人員現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)校準(zhǔn)值δl[n]列表數(shù)組修改輪胎成型機(jī)主控制器(plc或工控機(jī))程序，為了實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)激光標(biāo)線裝置定位寬度的功能，每一臺(tái)輪胎成型機(jī)主控制器程序都必須在安裝現(xiàn)場(chǎng)修改，加大了設(shè)備安裝和后期維修保養(yǎng)的難度。

③機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)長期運(yùn)行存在磨損問題，會(huì)造成工作面內(nèi)激光標(biāo)線的實(shí)際定位寬度la數(shù)值發(fā)生改變，需要定期進(jìn)行校準(zhǔn)，存在費(fèi)工費(fèi)時(shí)的問題，直接影響輪胎成型機(jī)的生產(chǎn)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，而提供一種基于dlp器件的輪胎成型機(jī)用激光標(biāo)線裝置及其校準(zhǔn)方法，從根本上解決上述機(jī)械傳動(dòng)式激光標(biāo)線方法固有缺陷的技術(shù)目的。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案：

一種基于dlp器件的輪胎成型機(jī)用激光標(biāo)線裝置，其特征在于:包括主控cpu控制單元、dlp數(shù)字控制單元、紅綠藍(lán)三基色激光電源、紅綠藍(lán)三基色激光燈、dmd數(shù)字微鏡成像單元、光學(xué)投影成像鏡頭以及多路輸出直流穩(wěn)壓電源；

所述主cpu控制單元用于接收輪胎成型機(jī)主控制器發(fā)來的現(xiàn)場(chǎng)總線命令數(shù)據(jù)，并根據(jù)該命令數(shù)據(jù)計(jì)算出激光標(biāo)線的投影圖案數(shù)字視頻原始數(shù)據(jù)；

所述dlp數(shù)字控制單元用于接收主cpu控制單元的數(shù)字視頻原始數(shù)據(jù)，生成dmd數(shù)字微鏡成像單元所需要的數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)dmd數(shù)字微鏡成像單元工作，同時(shí)dlp數(shù)字控制單元還用于控制所述紅綠藍(lán)三基色激光電源的輸出狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)所述紅綠藍(lán)三基色激光燈工作，在所述dmd數(shù)字微鏡成像單元上顯示出高清晰度的數(shù)字視頻原始圖像；

所述光學(xué)投影成像鏡頭用于接收dmd數(shù)字微鏡成像單元的數(shù)字視頻原始圖像并生產(chǎn)所需要的投影圖案，輸出到輪胎成型機(jī)的工作面上；

所述多路輸出直流穩(wěn)壓電源用于為主控cpu控制單元、dlp數(shù)字控制單元、紅綠藍(lán)三基色激光電源、dmd數(shù)字微鏡成像單元分別供電。

優(yōu)選地，所述dlp數(shù)字控制單元由主控制器和從控制器構(gòu)成，每個(gè)控制器各獨(dú)自配置并行閃存，主控制器和從控制器共同生成所述dmd數(shù)字微鏡成像單元所需要的數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)。

一種基于dlp器件的輪胎成型機(jī)用激光標(biāo)線校準(zhǔn)方法，其特征在于：包括以下步驟：①將上述權(quán)利要求1和2的激光標(biāo)線裝置安裝在輪胎成型機(jī)工作面上方的龍門架位置，通過調(diào)整裝置的安裝固定螺栓來保證激光標(biāo)線裝置與成型機(jī)工作面之間的機(jī)械平行度；

②將高分辨率工業(yè)相機(jī)安裝在輪胎成型機(jī)工作面上方的龍門架位置，通過調(diào)整相機(jī)的安裝固定螺栓來保證高分辨率工業(yè)相機(jī)與成型機(jī)工作面之間的機(jī)械平行度；

③激光標(biāo)線裝置上電，裝置自檢完畢后，在輪胎成型機(jī)工作面上投射出3條平行的激光標(biāo)線，通過調(diào)整裝置的光學(xué)投影鏡頭來保證3條激光標(biāo)線的成像清晰度；

④安裝人員在輪胎成型機(jī)工作面安裝3個(gè)mark點(diǎn)，其中markorg＝輪胎成型機(jī)工作面坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)記，markxmax＝輪胎成型機(jī)工作面x軸坐標(biāo)最大值標(biāo)記，markymax＝輪胎成型機(jī)工作面y軸坐標(biāo)最大值標(biāo)記；

⑤高分辨率工業(yè)相機(jī)上電，安裝人員按下激光標(biāo)線裝置的校準(zhǔn)按鈕，標(biāo)線裝置進(jìn)入自動(dòng)校準(zhǔn)狀態(tài)，根據(jù)dmd器件的數(shù)字微鏡成像平面的x軸像素最大值dlpxmax和y軸像素最大值dlpymax，逐點(diǎn)依次點(diǎn)亮n個(gè)像素點(diǎn)(n＝dlpxmax*dlpymax)，其間每點(diǎn)亮1個(gè)像素點(diǎn)后，標(biāo)線裝置就會(huì)由通訊電纜給高分辨率工業(yè)相機(jī)發(fā)送捕捉命令，高分辨率工業(yè)相機(jī)會(huì)將該像素點(diǎn)的成像坐標(biāo)(xcpixel，ycpixel)回傳給標(biāo)線裝置；

⑥自動(dòng)校準(zhǔn)狀態(tài)結(jié)束后，激光標(biāo)線裝置會(huì)收到數(shù)字微鏡成像平面n個(gè)像素點(diǎn)(n＝dlpxmax*dlpymax)的成像坐標(biāo)(xcpixel，ycpixel)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)為包含n個(gè)元素的2維數(shù)組，激光標(biāo)線裝置會(huì)收到3個(gè)mark點(diǎn)的成像坐標(biāo)(xcorg，ycorg)、(xcxmax，ycxmax)、(xcymax，ycymax)數(shù)據(jù)，標(biāo)線裝置會(huì)根據(jù)上述數(shù)值自動(dòng)計(jì)算出每一個(gè)數(shù)字微鏡成像平面像素點(diǎn)在輪胎成型機(jī)工作面上的實(shí)際成像坐標(biāo)(xbpixel，ybpixel)；

⑦將n個(gè)實(shí)際成像坐標(biāo)(xbpixel，ybpixel)n保存在dlp激光標(biāo)線裝置中，當(dāng)裝置接收到輪胎成型機(jī)主控制器發(fā)來的現(xiàn)場(chǎng)總線命令數(shù)據(jù)后，就可以根據(jù)(xbpixel，ybpixel)n數(shù)組選定需要點(diǎn)亮的dmd微鏡像素點(diǎn)，形成dmd微鏡面原始圖像，再經(jīng)光學(xué)成像鏡頭投影到輪胎成型機(jī)工作面上，顯示出準(zhǔn)確的激光標(biāo)線圖像。

本發(fā)明的有益效果是:本裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①新方法不存在機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，長期運(yùn)行沒有磨損問題，基本不需要潤滑和校準(zhǔn)。

②新方法采用dlp光學(xué)成像投影方法取代機(jī)械傳動(dòng)投影方法，響應(yīng)速度可以達(dá)到毫秒級(jí)，激光標(biāo)線具備高速定位能力，從根本上克服了機(jī)械傳動(dòng)式激光標(biāo)線方法響應(yīng)速度慢的缺點(diǎn)，可以滿足新型輪胎成型機(jī)對(duì)激光標(biāo)線器高響應(yīng)速度的技術(shù)要求，達(dá)到提高成型機(jī)單班成品數(shù)量的目的。

③新方法可以用軟件很方便地生成任意顏色的激光標(biāo)線，維護(hù)人員不需要更換不同顏色的激光燈，免除了激光燈更換及準(zhǔn)直度調(diào)整工序，能夠提高輪胎成型機(jī)的生產(chǎn)效率。

④新方法可以用軟件很方便地實(shí)現(xiàn)激光標(biāo)線的同步及異步開合功能，不需要更換任何硬件。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電路原理框圖；

圖2為本發(fā)明的電路原理圖；

圖3為本發(fā)明的校準(zhǔn)方法原理圖；

圖4為本發(fā)明的工作流程圖；

圖5為現(xiàn)有技術(shù)的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。如圖1所示，一種基于dlp器件的輪胎成型機(jī)用激光標(biāo)線裝置，包括主控cpu控制單元、dlp數(shù)字控制單元、紅綠藍(lán)三基色激光電源、紅綠藍(lán)三基色激光燈、dmd數(shù)字微鏡成像單元、光學(xué)投影成像鏡頭以及多路輸出直流穩(wěn)壓電源；主控cpu控制單元(hostcpu)內(nèi)部的cpucore負(fù)責(zé)接收輪胎成型機(jī)主控plc的現(xiàn)場(chǎng)總線(fieldbus)命令信號(hào)，并生成總線應(yīng)答信號(hào)，實(shí)現(xiàn)總線實(shí)時(shí)通訊功能，同時(shí)cpucore還需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總線命令數(shù)據(jù)計(jì)算出激光標(biāo)線的投影圖案數(shù)字視頻原始數(shù)據(jù)，并通過hostcpu內(nèi)部的hdmi模塊和dp模塊發(fā)送給數(shù)字視頻接收器(digitalreceiver)，digitalreceiver將該數(shù)字視頻解碼后發(fā)送視頻數(shù)據(jù)信號(hào)給現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(fpga)電路，fpga產(chǎn)生dlp數(shù)字控制單元所需要的數(shù)據(jù)信號(hào)(mp1-abc、mp2-abc、sp1-abc、sp2-abc)和控制信號(hào)(mp1-clk、mp1-sync、sp1-clk、sp1-sync)，dlp數(shù)字控制單元由主控制器(dlpmastercontrol)和從控制器(dlpslavecontrol)共2個(gè)控制電路構(gòu)成，其中dlpmastercontrol接收hostcpu的usb和i2c控制數(shù)據(jù)，dlpslavecontrol通過scl0\sda0接收dlpmastercontrol的控制數(shù)據(jù)，每個(gè)dlp數(shù)字控制器各自獨(dú)立配置并行閃存(parallelflash)，使用jtag調(diào)試器，dlpmastercontrol和dlpslavecontrol共同生成數(shù)字微鏡成像單元(dmddevice)所需要的數(shù)據(jù)信號(hào)(dmd-a/b)和控制信號(hào)(ssp)，并通過flex電纜驅(qū)動(dòng)dmddevice工作，同時(shí)dlpmastercontrol還生成rgb-en信號(hào)和rgb-pwm信號(hào)，用于控制紅綠藍(lán)三基色激光電源的輸出狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)三基色激光燈工作，從而在dmd微鏡器件上顯示出高清晰度的數(shù)字視頻原始圖像。圖3中的電源管理(powermangement)模塊負(fù)責(zé)給hostcpu、dlpmastercontrol(dlp-m)、dlpslavecontrol(dlp-s)、fpga、parallelflash和激光燈(laser)電源提供所需的各種規(guī)格直流電壓。

如圖3所示，①a平面為數(shù)字光處理dlp激光標(biāo)線裝置內(nèi)部的dmd數(shù)字微鏡成像器件鏡面，b平面為a平面經(jīng)光學(xué)成像鏡頭投影到輪胎成型機(jī)工作面上的激光標(biāo)線顯示面，c平面為高分辨率工業(yè)相機(jī)檢測(cè)區(qū)域，其中c平面完全包含b平面。

②b平面中設(shè)置3個(gè)mark點(diǎn)，其中markorg＝b平面坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)記，markxmax＝b平面x軸坐標(biāo)最大值標(biāo)記，markymax＝b平面y軸坐標(biāo)最大值標(biāo)記，這3個(gè)mark點(diǎn)定義了激光標(biāo)線顯示面xy坐標(biāo)系的范圍。

③a平面dmd數(shù)字微鏡成像器件鏡面中任意1個(gè)像素點(diǎn)經(jīng)光學(xué)成像鏡頭投影到b平面后會(huì)得到唯一的b平面實(shí)際成像坐標(biāo)值(xbpixel,ybpixel),該像素b平面坐標(biāo)值被高分辨率工業(yè)相機(jī)檢測(cè)讀取得到對(duì)應(yīng)的c平面坐標(biāo)(xcpixel,ycpixel),并傳送給dlp激光標(biāo)線裝置。

④根據(jù)dmd數(shù)字微鏡成像器件鏡面的x軸像素最大值dlpxmax和y軸像素最大值dlpymax，逐點(diǎn)依次點(diǎn)亮n個(gè)像素點(diǎn)(n＝dlpxmax*dlpymax)，相機(jī)讀取到n個(gè)像素點(diǎn)的c平面坐標(biāo)(xcpixel，ycpixel)n并傳送給dlp激光標(biāo)線裝置，標(biāo)線裝置生成包含dmd微鏡所有像素點(diǎn)的c平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)為包含n個(gè)元素的2維數(shù)組。

⑤高分辨率工業(yè)相機(jī)讀取3個(gè)mark點(diǎn)的c平面成像坐標(biāo)(xcorg，ycorg)、(xcxmax，ycxmax)、(xcymax，ycymax)數(shù)據(jù)并傳送給dlp激光標(biāo)線裝置。

⑥dlp激光標(biāo)線裝置根據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算出dmd數(shù)字微鏡鏡面a平面中每一個(gè)像素點(diǎn)在激光標(biāo)線顯示b平面上的實(shí)際成像坐標(biāo)值(xbpixel，ybpixel)。

計(jì)算公式如下：

xbpixel＝(xcpixel×lxcmax)/(xcxmax-xcorg)

ybpixel＝(ycpixel×lycmax)/(ycxmax-ycorg)

其中：

lxcmax＝c平面中標(biāo)記點(diǎn)markxmax至標(biāo)記點(diǎn)markorg之間的x軸實(shí)際距離

lycmax＝c平面中標(biāo)記點(diǎn)markymax至標(biāo)記點(diǎn)markorg之間的y軸實(shí)際距離

⑦n個(gè)像素點(diǎn)的b平面實(shí)際成像坐標(biāo)值(xbpixel，ybpixel)n數(shù)組保存在dlp激光標(biāo)線裝置中，當(dāng)裝置接收到輪胎成型機(jī)主控制器(plc或工控機(jī))發(fā)來的現(xiàn)場(chǎng)總線命令數(shù)據(jù)后，就可以根據(jù)(xbpixel，ybpixel)n數(shù)組選定需要點(diǎn)亮的dmd微鏡像素點(diǎn)，形成a平面的dmd微鏡面原始圖像，再經(jīng)光學(xué)成像鏡頭投影到輪胎成型機(jī)工作面上，顯示出準(zhǔn)確的激光標(biāo)線圖像。

本發(fā)明提出的基于dlp器件的輪胎成型機(jī)用激光標(biāo)線校準(zhǔn)方法，克服了原有的機(jī)械傳動(dòng)式激光標(biāo)線裝置的校準(zhǔn)方法的技術(shù)缺陷，具體如下：

①原有方法需要安裝人員根據(jù)輪胎成型機(jī)對(duì)激光標(biāo)線裝置定位寬度數(shù)組元素?cái)?shù)目n的工藝要求，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量出成型機(jī)工作面內(nèi)激光標(biāo)線的n個(gè)實(shí)際定位寬度l數(shù)值，安裝人員現(xiàn)場(chǎng)手工測(cè)量的數(shù)據(jù)量較大，手工測(cè)量的人為因素很難保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度和數(shù)據(jù)精度，新方法只需要安裝人員手工安裝3個(gè)mark標(biāo)志(markorg，markxmax，markymax)，并且只需要安裝人員手工測(cè)量2個(gè)數(shù)據(jù)(lxcmax，lycmax),校準(zhǔn)工作由激光標(biāo)線裝置和高分辨率工業(yè)相機(jī)自動(dòng)完成，極大地降低了安裝人員現(xiàn)場(chǎng)手工測(cè)量的數(shù)據(jù)量，同時(shí)也極大地降低了人為因素導(dǎo)致校準(zhǔn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的發(fā)生幾率，新方法可以保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度和數(shù)據(jù)精度。

②原有方法需要安裝人員現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)校準(zhǔn)值δl[n]列表數(shù)組修改輪胎成型機(jī)主控制器(plc或工控機(jī))程序，為了實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)激光標(biāo)線裝置定位寬度的功能，每一臺(tái)輪胎成型機(jī)主控制器程序都必須在安裝現(xiàn)場(chǎng)修改，加大了設(shè)備安裝和后期維修保養(yǎng)的難度，新方法的實(shí)際成像坐標(biāo)值(xbpixel，ybpixel)n數(shù)組保存在dlp激光標(biāo)線裝置中，實(shí)現(xiàn)了激光標(biāo)線裝置自我校準(zhǔn)功能，不需要修改輪胎成型機(jī)主控制器程序，降低了設(shè)備安裝和后期維修保養(yǎng)的難度。

③原有方法因?yàn)闄C(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)長期運(yùn)行存在磨損問題，會(huì)造成工作面內(nèi)激光標(biāo)線的實(shí)際定位寬度la數(shù)值發(fā)生改變，需要定期進(jìn)行校準(zhǔn)，存在費(fèi)工費(fèi)時(shí)的問題，直接影響輪胎成型機(jī)的生產(chǎn)效率，新方法沒有機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，不存在磨損問題，只要不更改安裝位置，基本上不需要定期校準(zhǔn)，保證了輪胎成型機(jī)的生產(chǎn)效率。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。