徐鵬濤，劉陽，賈振元，樊超楠，劉巍

激光器陣列調(diào)節(jié)裝置及其控制系統(tǒng)設(shè)計

徐鵬濤，劉陽，賈振元，樊超楠，劉巍

針對基于視覺測量中激光器陣列輔助靶標(biāo)投射模式切換及光條位置調(diào)節(jié)穩(wěn)定性差、效率低，無法滿足實際測量需求的問題，分析視覺測量中不同階段對激光輔助靶標(biāo)的投射及調(diào)節(jié)需求，同時考慮設(shè)備緊湊性、實用性及可靠性，設(shè)計加工1套激光器陣列調(diào)節(jié)裝置，利用工作站及NI計數(shù)器驅(qū)動多臺步進(jìn)電機實現(xiàn)激光器獨立及協(xié)調(diào)控制，最后根據(jù)調(diào)控需求及硬件裝置基于LabVIEW開發(fā)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。研究結(jié)果表明：該裝置及系統(tǒng)工作穩(wěn)定，具有良好的調(diào)控效率和魯棒性，實現(xiàn)了激光器陣列輔助靶標(biāo)的高效自動化調(diào)節(jié)，為提高視覺測量效率奠定了良好的基礎(chǔ)。

激光器陣列；輔助靶標(biāo)；LabVIEW；調(diào)節(jié)裝置；控制系統(tǒng)

隨著我國裝備制造業(yè)的高速發(fā)展，對核電半速轉(zhuǎn)子、加氫反應(yīng)器等高端裝備關(guān)鍵零部件的加工精度和加工效率的要求日益嚴(yán)格，上述零部件具有較高的機械、物理性能，故通常采用鍛造工藝進(jìn)行毛坯制造，因此，實現(xiàn)此類零部件關(guān)鍵幾何參數(shù)的快速測量是滿足高效、高精度加工需求的重要保障。而基于視覺的檢測技術(shù)因其可實現(xiàn)非接觸、高精度在線檢測的優(yōu)勢而得到廣泛應(yīng)用[1?3]。鍛造現(xiàn)場存在被測物溫度高、輻射強、背景及噪聲干擾嚴(yán)重的問題。因此，直接拍攝高溫鍛件無法獲得有效的特征信息。而激光不僅亮度高，而且單色性和方向性極好，具有良好的特征信息提取精度及魯棒性，將激光光條投射于待測物表面可以顯著增強特征信息，提高測量可靠性。而在視覺測量的不同階段，需要利用多臺線激光器在待測物表面相應(yīng)地投射出不同的光條形式，此外，鍛造加工對溫度要求較高，各工序銜接十分緊湊。目前，實際測量中仍采用人工手動調(diào)整的方式實現(xiàn)光條投射形式的變換，不僅操作繁瑣，而且調(diào)節(jié)效率低，無法適應(yīng)鍛造現(xiàn)場實時測量的要求。鑒于在鍛造現(xiàn)場熱態(tài)鍛件幾何參數(shù)測量實時性要求較高，需要在很短的時間內(nèi)協(xié)同完成激光器投射模型調(diào)整，視覺系統(tǒng)圖像同步采集及處理等一系列工作才能及時完成，實現(xiàn)鍛件幾何參數(shù)的快速測量。因此，急需要設(shè)計一種能夠快速、準(zhǔn)確切換光條投射模式、調(diào)整光條投射位置的激光器陣列調(diào)整裝置，實現(xiàn)激光器陣列的高效自動化調(diào)節(jié)。同時，為了保證每根光條都能夠同時實現(xiàn)協(xié)同及獨立調(diào)節(jié)，需要利用多臺電機對各臺激光器進(jìn)行分別控制。針對多電機的協(xié)同控制，許多研究者基于不同設(shè)備提出了不同的控制方法。ZENG等[4?6]利用FPGA芯片搭建了多電機驅(qū)動控制系統(tǒng)，用于提高工業(yè)操作性和經(jīng)濟效率，該方法具有良好的適應(yīng)性，通過豐富的觸發(fā)器和引腳可以方便地進(jìn)行擴展，但是編程相對復(fù)雜。LI等[7?10]基于 PLC 設(shè)計了多電機控制系統(tǒng)，利用模糊PID等方法實現(xiàn)多電機協(xié)同控制，該方法抗干擾能力強，控制方便，但是由于PLC本身脈沖輸出口較少，若要對許多電機進(jìn)行同步控制則需要配置多臺 PLC或者添加擴展模塊，導(dǎo)致體積增大，使用不便。丁沖等[11]利用單片機C8051F020搭建了多電機控制平臺，實現(xiàn)了對4臺電機的協(xié)同控制，該方法所用電路簡單，成本較低，但是編程復(fù)雜，穩(wěn)定性相對較低。孫玉勝等[12?13]基于DSP和CAN總線實現(xiàn)了多電機的協(xié)調(diào)控制，該方法靈活性好，可靠性高，但是編程復(fù)雜，研發(fā)周期長。CHEN等[14?16]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了多電機的同步控制，該方法自適應(yīng)性強，控制精度高，具有較強的信息交換能力，實時性較好，但是程序復(fù)雜，開發(fā)困難。為了保證測量效率，綜合考慮以上方法的優(yōu)、缺點，本文作者基于 LabVIEW 軟件開發(fā)多電機控制系統(tǒng)，采用圖形化編程語言，直觀方便，同時利用 NI硬件實現(xiàn)多電機的靈活控制，抗干擾能力強，結(jié)構(gòu)緊湊，擴展方便。針對以上問題，本文作者設(shè)計了一種激光器陣列協(xié)同調(diào)節(jié)的裝置，根據(jù)激光器陣列的控制要求闡述調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的整體方案，并分別詳述該調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的裝置設(shè)計以及基于 LabVIEW 軟件開發(fā)的相應(yīng)的控制系統(tǒng)，最后進(jìn)行激光器陣列協(xié)同調(diào)控實驗。

1 激光器陣列調(diào)控要求與總體方案

1.1 調(diào)控要求

以10臺線激光器的調(diào)節(jié)控制為例，由于測量現(xiàn)場鍛造工序銜接緊湊，工件尺寸不定，隨著被測物體積或測量距離的改變，需要針對實際需求在2 s內(nèi)實現(xiàn)激光器陣列的調(diào)節(jié)，主要包括不同測量階段光條投射模式的切換，以及在工件或測量位置改變時對各個光條位置的獨立或協(xié)同調(diào)節(jié)。光條投射模式的切換指在對多組雙目立體視覺系統(tǒng)獲取的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接時，需要在被測物表面投射出任意角度交叉的網(wǎng)格[17]，如圖1所示。而在對被測物的寬度和高度進(jìn)行精確測量時，則需要在被測物表面投射出近似水平及豎直的多根平行光條。光條位置的調(diào)節(jié)主要指根據(jù)被測物體積及測量距離快速地實現(xiàn)各光條之間間距均勻增大或減小、各光條位置整體同步偏移、部分光條獨立控制以實現(xiàn)非均勻分布等功能。同時考慮裝置可靠性和適應(yīng)性，要求系統(tǒng)在每次調(diào)節(jié)完成后能夠自鎖以保證成像質(zhì)量，并能夠根據(jù)需求快速調(diào)整執(zhí)行速度。最后，為了測量系統(tǒng)的輕量化和設(shè)備的安全，在不致干涉的前提下應(yīng)盡可能使裝置緊湊，同時保證裝置安全可靠。

圖1 交叉網(wǎng)格光條示意圖Fig. 1 Schematic diagram of crossed-grid stripe

1.2 總體方案

針對以上調(diào)控需求，總體設(shè)計方案如圖2所示。同時考慮光條投射模式切換需求及裝置緊湊性，將10臺激光器分為2組分別固定于2個激光器陣列架上，通過控制2個激光器陣列架交叉旋轉(zhuǎn)，即可實現(xiàn)水平、豎直以及任意角度交叉網(wǎng)格的投射模式的快速準(zhǔn)確切換。為滿足光條獨立調(diào)節(jié)的需求，在每個激光器陣列架上固定5套間距調(diào)節(jié)單元，分別控制5臺激光器，實現(xiàn)每根光條的獨立調(diào)節(jié)。整個裝置利用2臺電機控制2個激光器陣列架旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)投射模式切換，以及10臺電機分別對應(yīng)控制 10套間距調(diào)節(jié)單元實現(xiàn)光條位置的調(diào)節(jié)。

圖2 總體設(shè)計方案Fig. 2 Total design scheme

基于以上控制需求及相應(yīng)裝置設(shè)計方案，控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)激光器陣列的協(xié)同控制、獨立調(diào)節(jié)、參數(shù)設(shè)置及安全保護4部分功能。對應(yīng)人機交互界面主要分為4個模塊，即協(xié)同控制模塊、獨立調(diào)節(jié)模塊、參數(shù)設(shè)置模塊和安全保護模塊。協(xié)同控制模塊主要實現(xiàn)多電機的聯(lián)合調(diào)節(jié)，控制2個陣列架在常用的水平光條、豎直光條及交叉網(wǎng)格3種投射模式間快速、穩(wěn)定地進(jìn)行切換，同時控制陣列架內(nèi)部電機調(diào)節(jié)各臺激光器，實現(xiàn)投射光條間距的增大與縮小以及光條位置的整體平移。獨立調(diào)節(jié)模塊主要在對光條位置及投射模式有特殊需求時，針對單個電機進(jìn)行微調(diào)，使其可以投射出任意傾斜角度的光條，以及實現(xiàn)光條位置的非均勻分布。參數(shù)設(shè)置模塊主要對12臺電機的控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，調(diào)整各電機的旋轉(zhuǎn)速度及單次旋轉(zhuǎn)的角度，以與鍛造現(xiàn)場的加工節(jié)奏相匹配。安全保護模塊內(nèi)嵌于其他模塊中，用于在出現(xiàn)相互干涉情況之時快速切斷所有信號，使設(shè)備穩(wěn)定在當(dāng)前位置，避免意外的發(fā)生。

2 激光器陣列調(diào)節(jié)裝置

為了使調(diào)節(jié)后的光條穩(wěn)定，保證成像質(zhì)量，間距調(diào)節(jié)單元利用梯形絲杠傳動來實現(xiàn)機械自鎖，其機構(gòu)示意如圖3所示，電機的旋轉(zhuǎn)運動由絲杠轉(zhuǎn)化為螺母的平移運動，再通過滾輪的作用推動激光器圍繞固定鉸支俯仰，從而改變光條投射的位置。

圖3 間距調(diào)節(jié)單元機構(gòu)示意圖Fig. 3 Schematic diagram of distance adjustment unit

在對鍛件進(jìn)行視覺測量時，極限情況下要求至少3根光條在距離被測物8 m時光條移動范圍能夠覆蓋10 m長的鍛件。顯然，若使每臺激光器都能全范圍調(diào)節(jié)覆蓋，則激光器俯仰角較大，必然要求絲杠具有足夠長的調(diào)節(jié)范圍，這將直接導(dǎo)致裝置體積增大；同時，各臺激光器之間投射范圍大面積重合，激光器有效利用率降低。兼顧調(diào)節(jié)范圍和裝置體積，本文以3臺激光器實現(xiàn)全范圍覆蓋進(jìn)行設(shè)計，每臺激光器掃描范圍為4 m，為進(jìn)一步減小體積，2端激光器預(yù)設(shè)一定角度安裝，如圖4所示。由于3臺激光器相距較近，其間距與投射光條間距相比可以忽略不計，因此，計算時假設(shè)3臺激光器重合在一起，則有：

式中：測量距離 d=8 m；有效視場寬度 le=10 m；AB = BD=CE=EG=FH=HI=2 m；AE = EI=5 m；左側(cè)和右側(cè)激光器角度調(diào)節(jié)范圍α1≈25?，中間激光器角度調(diào)節(jié)范圍α2≈28?，為便于模塊化加工裝配，所有激光器的俯仰角度均設(shè)為28?。安裝時中間激光器保持豎直，2端激光器分別預(yù)設(shè)偏轉(zhuǎn)角 α2/ 2 = 1 4?。

圖4 激光器俯仰角度分析圖Fig. 4 Analysis diagram of laser pitch angle

為了保證光條位置調(diào)節(jié)精度，對光條控制精度進(jìn)行核算。絲杠轉(zhuǎn)動角度為θ，激光器轉(zhuǎn)軸與絲杠距離為m，激光器俯仰角度為α，絲杠導(dǎo)程為L，由于激光器旋轉(zhuǎn)角度不大，在精度允許的范圍內(nèi)，近似認(rèn)為滾輪上、下移動的距離等于激光器底座與滾輪接觸位置所轉(zhuǎn)過的弧長，由此可得

式中：導(dǎo)程L=2 mm；距離m=63 mm。因此，由式(3)可求得，在保證平穩(wěn)控制的前提下，絲杠每轉(zhuǎn)動1°，激光器俯仰角為0.005°，滿足調(diào)節(jié)精度要求。

根據(jù)以上傳動方案及計算結(jié)果，設(shè)計間距調(diào)節(jié)單元的模型如圖 5(a)所示。定位板將其固定于激光器陣列架上，2個支架下端固定于定位板上，上端與激光器底座鉸接，激光器和底座可以繞短銷旋轉(zhuǎn)。電機固定于定位板上，工作時，電機絲杠驅(qū)動螺母和U形塊上、下移動，促使?jié)L輪沿導(dǎo)軌滾動，同時推動激光器底座和激光器圍繞短銷旋轉(zhuǎn)，從而控制激光器俯仰，實現(xiàn)對投射光條位置的精確高效調(diào)節(jié)。

圖5 部分單元模型Fig. 5 Model of some units

基于總體布局方式，將10臺激光器分為2組固定于2個激光器陣列架上，并通過旋轉(zhuǎn)組件與箱體連接，電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)組件帶動激光器陣列架轉(zhuǎn)動即可實現(xiàn)光條投射模式的快速切換。旋轉(zhuǎn)組件主要利用1組深溝球軸承來實現(xiàn)功能，同時為了方便激光器和電機電源線通過，將旋轉(zhuǎn)組件中心設(shè)置為空心結(jié)構(gòu)，并在端部設(shè)置出線口，如圖5(b)所示。

最終激光陣列調(diào)節(jié)裝置三維模型如圖6所示。該裝置主要由箱體、2套旋轉(zhuǎn)組件和2個激光器陣列架組成，為節(jié)省空間，相關(guān)電氣控制設(shè)備存放于箱體內(nèi)。2個激光器陣列架上各安裝5套間距調(diào)節(jié)單元，對應(yīng)控制10臺激光器，通過交叉旋轉(zhuǎn)激光器陣列架可以實現(xiàn)光條投射模式的快速、準(zhǔn)確切換。

圖6 激光器陣列調(diào)節(jié)裝置三維模型Fig. 6 3D model of laser array adjustment device

3 控制系統(tǒng)

由于步進(jìn)電機具有良好的控制特性，無電刷，可靠性較高，同時在無信號時能夠保持穩(wěn)定，因此，本系統(tǒng)選用步進(jìn)電機。對12臺步進(jìn)電機進(jìn)行協(xié)同控制，利用上述裝置實現(xiàn)激光器陣列的自動化調(diào)節(jié)?；贚abVIEW 編程平臺針對多電機的協(xié)同調(diào)節(jié)裝置開發(fā)相應(yīng)的控制系統(tǒng)，主要分為硬件部分和軟件部分。

3.1 硬件部分

裝置中一共有12臺步進(jìn)電機，其中2臺用于控制2個激光器陣列架旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)光條投射模式的快速切換；10臺步進(jìn)電機用于控制10套間距調(diào)節(jié)單元，實現(xiàn)光條投射位置的靈活調(diào)節(jié)。為保證電機能夠穩(wěn)定驅(qū)動裝置運行，分別根據(jù)驅(qū)動力矩和轉(zhuǎn)動定律對步進(jìn)電機進(jìn)行選型，首先按所需驅(qū)動力矩計算，根據(jù)模型仿真結(jié)果，激光器陣列架的質(zhì)量 5 kgm≈ ，轉(zhuǎn)動慣量J≈0.05 kg·m2，激光器陣列架重心與其旋轉(zhuǎn)中心的距離l約為 3.4 mm，考慮到實際的加工組裝誤差及摩擦問題，另外由于陣列架本身體積較大，轉(zhuǎn)動慣量很大，為保證電機能夠平穩(wěn)啟停，由經(jīng)驗選擇安全系數(shù)為5，求得所需轉(zhuǎn)矩M為

在測量過程中，由于要求光條調(diào)節(jié)時間在2 s以內(nèi)，因此，設(shè)計模式切換時間為 1 s，則平均轉(zhuǎn)速為，按最常用的步進(jìn)電機加速時間為0.3 s計算，電機加速度α=2.6 rad/s2，則按轉(zhuǎn)動定律計算，所需轉(zhuǎn)矩為

綜上，所需電機轉(zhuǎn)矩為不小于0.85 N·m，選擇電機型號為57HS09。由于間距調(diào)節(jié)單元所需力矩很小，主要考慮經(jīng)濟性，選擇最常用的42型步進(jìn)電機，其型號為42BYGH33，電機技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 電機技術(shù)參數(shù)Table 1 Technical parameters of motor

控制系統(tǒng)利用工作站來控制 NI的計數(shù)器產(chǎn)生脈沖從而驅(qū)動步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)。硬件部分主要包括工作站、通信板卡(PXIe?8381)、PXI Express機箱、計數(shù)器(PXIe?6612和PXIe?6341)、驅(qū)動器、步進(jìn)電機及陣列裝置，其連接方式如圖7所示。

圖7 控制系統(tǒng)硬件組成圖Fig. 7 Hardware constitutional diagram of control system

工作站與NI系統(tǒng)之間基于PXI行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通訊，利用通信板卡 PXIe?8381完成工作站與 PXI Express機箱之間的信號交換，PXI Express機箱將接到的控制信號傳輸至計數(shù)器 PXIe?6612和PXIe?6341，PXIe?6612和 PXIe?6341分別有 8 個和 4個32位計數(shù)器，可以實現(xiàn)12路脈沖輸出，完成對12臺步進(jìn)電機的獨立及協(xié)同控制。驅(qū)動器由輔助電源提供24 V直流電壓，用來實現(xiàn)脈沖分配、信號放大及安全保護等功能，將接收到的脈沖及方向信息處理后驅(qū)動步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)，最后帶動激光器陣列裝置實現(xiàn)3種投射模式的切換及光條位置的調(diào)節(jié)。

3.2 軟件部分

首先，系統(tǒng)需要實現(xiàn)激光器陣列架及各光條位置的獨立調(diào)節(jié)，其次，為適應(yīng)鍛造現(xiàn)場高效調(diào)節(jié)的要求，還需要對多臺激光器進(jìn)行協(xié)同控制。隨著被測物體積的改變，調(diào)整投射光條之間間距整體均勻增大或減??；當(dāng)被測物位置變化較大時，控制投射光條同時同向快速平移，實現(xiàn)鍛件的追蹤；為提高適應(yīng)性，兼顧調(diào)節(jié)精度和速度，要求系統(tǒng)能夠?qū)Σ竭M(jìn)電機的速度進(jìn)行快速地設(shè)置。

針對總體方案中所需要實現(xiàn)的功能，本文作者主要基于 LabVIEW 中的事件結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、順序結(jié)構(gòu)、隊列結(jié)構(gòu)及人機界面等來完成控制系統(tǒng)的設(shè)計。在程序入口設(shè)置全局變量，通過控制該變量的通斷實現(xiàn)控制系統(tǒng)的急停，保障設(shè)備安全，利用布爾結(jié)構(gòu)來完成控制信號的選擇與輸入，并通過簇文件來整合控制信號中所包含的不同類型的元素，實現(xiàn)脈沖和方向的同步協(xié)調(diào)控制以及不同電機的控制參數(shù)設(shè)置；利用隊列結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)多個控制信號或多種控制元素的有序傳遞執(zhí)行，避免競爭或沖突；通過數(shù)組結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)多個電機協(xié)同控制時方向信號的正確傳遞，并通過DAQ助手完成多個電機旋轉(zhuǎn)方向的同步控制；利用循環(huán)結(jié)構(gòu)來反復(fù)接收和清空控制信號，保證系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行；通過事件結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)輸入信號以及對應(yīng)輸出信息的查找、判斷，保證輸入信號與處理后輸出控制信息的正確匹配，且該結(jié)構(gòu)默認(rèn)的Timeout事件可以有效避免程序“空轉(zhuǎn)”，提高CPU的效率；順序結(jié)構(gòu)用來保證速度、角度和方向信息有序傳送，保證電機的協(xié)調(diào)運行。利用包含DAQmx虛擬通道的子vi來控制對應(yīng)接線端口發(fā)射脈沖，驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)；最后，通過人機界面將各程序結(jié)構(gòu)融合在一起，完成控制信號的交互。圖8所示為控制系統(tǒng)程序執(zhí)行的流程，圖9所示為控制系統(tǒng)部分程序，其實現(xiàn)的功能是協(xié)同控制裝置左陣列架4臺步進(jìn)電機。

4 實驗

根據(jù)視覺測量中對激光器陣列投射模式快速切換及光條間距高效調(diào)節(jié)的需求，針對以上裝置及控制系統(tǒng)在實驗室環(huán)境下進(jìn)行驗證。實驗裝置如圖10所示，主要包括1臺工作站，1個PXI Express機箱及相關(guān)通信系統(tǒng)、激光器陣列調(diào)節(jié)裝置等，針對激光器陣列調(diào)控裝置的投射光條覆蓋范圍、模式調(diào)節(jié)時間、間距調(diào)節(jié)時間、平移調(diào)節(jié)時間及速度調(diào)節(jié)功能進(jìn)行測試。

圖8 控制系統(tǒng)流程圖Fig. 8 Flow chart of control system software implementation

經(jīng)測試，脈沖頻率在10 000 Hz以內(nèi)均可正常穩(wěn)定工作，系統(tǒng)具有較大的速度調(diào)節(jié)范圍，滿足使用需求。此外，在較常用的脈沖頻率為1 000 Hz的情況下對各功能進(jìn)行多次測試，本裝置及系統(tǒng)各項功能參數(shù)如表2所示。其中，光條可靠覆蓋寬度為10.4 m，滿足10 m的投射需求；所有光條從一端平移至另一端的最長用時為0.3 s，光條間距由最小到最大的調(diào)節(jié)時間為0.4 s，在不同投射模式之間切換需要的時間為0.2 s，同時完成光條平移、間距調(diào)節(jié)及光條投射模式切換，所需要的最大調(diào)節(jié)時間為1.4 s，滿足高速調(diào)節(jié)的需求。與傳統(tǒng)手工調(diào)整方式相比，不僅具有更高的靈活性和穩(wěn)定性，同時具有更高的調(diào)節(jié)效率和更好的魯棒性。

圖9 左陣列架間距調(diào)節(jié)部分程序Fig. 9 Partial programs of left array shelf distance adjustment

圖10 測試實驗Fig. 10 Test experiment

表2 各功能參數(shù)測試結(jié)果Table 2 Test results of each function parameter

5 結(jié)論

1) 在距離被測物 8 m時，光條最大覆蓋寬度為10.4 m；在脈沖頻率為1 000 Hz的情況下，光條平移時間及間距調(diào)節(jié)時間均指全范圍調(diào)節(jié)時的最大時間分別為0.3 s和0.4 s；光條投射模式切換所需最大時間為0.2 s；最大調(diào)節(jié)時間指對光條投射模式、位置及間距進(jìn)行全范圍調(diào)節(jié)時所用最大時間為1.4 s；設(shè)定脈沖調(diào)節(jié)頻率范圍為1～10 000 Hz；經(jīng)測試，各項功能指標(biāo)均能在以上時間內(nèi)完成調(diào)節(jié)并達(dá)到穩(wěn)定，滿足系統(tǒng)設(shè)計需求。

2) 未來將基于LabVIEW與圖像同步采集系統(tǒng)相融合，進(jìn)一步提高視覺測量系統(tǒng)的自動化，從而實現(xiàn)鍛件幾何參數(shù)的快速測量。

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Adjustment device and control system design for laser array

XU Pengtao, LIU Yang, JIA Zhenyuan, FAN Chaonan, LIU Wei

(School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China)

For the problem of poor stability and low efficiency in changing the laser array aided targets including the laser projection pattern and the position of stripe, the projection and adjustment demand of aided targets in the visual based measurement were analyzed. Considering the compactness, practicability and reliability of the device, a set of the laser array adjustment device was designed and processed. Independent and coordinating controls of the laser array were accomplished by driving multi-motor through a workstation and NI counter. According to the adjustment & control demand and hardware device, the corresponding control system was developed using LabVIEW. The results show that the device and system have the following features: good stability, high efficiency and good robustness. The system can achieve the efficient automatic adjustment of the laser array, which lays a good foundation for improving the efficiency of the visual based measurement.

laser array; aided targets; LabVIEW; adjustment device; control system

(大連理工大學(xué) 機械工程學(xué)院，遼寧 大連，116024)

TP273.3

A

1672?7207(2017)11?2918?08

10.11817/j.issn.1672-7207.2017.11.011

2016?11?13；

2017?01?25

國家自然科學(xué)基金資助項目(51227004，51375075，51321004)；國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)項目(2014CB046504) (Projects(51227004, 51375075, 51321004) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(2014CB046504) supported by the National Basic Research Development Program (973 Program) of China)

劉巍，博士，教授，從事機器視覺研究；E-mail: Lw2007@dlut.edu.cn

(編輯 劉錦偉)