專利名稱：一種應(yīng)用于維修的主動激光提示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種維修輔助設(shè)備，尤其涉及一種基于視覺伺服控制的主動激光提示設(shè)備。
背景技術(shù)：
設(shè)備的維修和保養(yǎng)是一個復(fù)雜而專業(yè)的過程，需要工程人員進(jìn)行多年的學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作才能夠全面的掌握和處理各種情況。而且，即使是具有多年經(jīng)驗(yàn)的維修人員，在一些時候也難免發(fā)生錯誤。此外，隨著各種設(shè)備更新?lián)Q代速度的加快，大量新型設(shè)備的出現(xiàn)對設(shè)備維修提出了更高的需求。
輔助維修系統(tǒng)可以為維修人員提供相關(guān)的輔助信息，以幫助維修人員進(jìn)行維修。
在復(fù)雜機(jī)械、儀器的組裝維護(hù)和修理方面，輔助維修系統(tǒng)將裝配流程指南按照工作進(jìn)度準(zhǔn)確地顯示給用戶，指導(dǎo)用戶順利地完成任務(wù)。對于用戶而言，這些附加的文字、圖像較之厚厚的安裝手冊更加生動易于理解。
德國的Reiners研究組開發(fā)的輔助維修系統(tǒng)用于汽車門鎖的安裝。該系統(tǒng)能夠一步步地指導(dǎo)毫無經(jīng)驗(yàn)的用戶完成復(fù)雜汽車門鎖安裝的任務(wù)，在安裝過程中用戶還可通過語音識別系統(tǒng)與計算機(jī)進(jìn)行交互式的對話。哥倫比亞大學(xué)Feiners研究組在激光打印機(jī)的維修工作過程中使用輔助維修系統(tǒng)，通過采用基于知識的智能系統(tǒng)識別用戶動作，并指導(dǎo)用戶完成一系列的維護(hù)操作。與傳統(tǒng)的厚厚的安裝手冊相比，這種系統(tǒng)可將三維圖像或文字等裝配流程指南按照工作進(jìn)度更加生動、準(zhǔn)確地顯示給用戶，分步指導(dǎo)用戶順利地完成任務(wù)。在輔助維修系統(tǒng)的幫助下，一個未受過訓(xùn)練的工人亦可勝任復(fù)雜的工作，從而減少了用于員工培訓(xùn)的周期，降低了培訓(xùn)費(fèi)用。
但是一般的輔助維修系統(tǒng)需要通過專用的顯示器來顯示相關(guān)的輔助信息，這種方式并不是十分直接，修理人員需要在提示畫面與真實(shí)設(shè)備之間來回切換，妨礙了系統(tǒng)的使用。
對于一些相對簡單的提示流程，如果能夠直接在實(shí)際的設(shè)備表面進(jìn)行操作標(biāo)示將會取得更好的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種基于視覺伺服控制的主動激光提示裝置。這個裝置由攝像機(jī)，耳機(jī)，激光提示器，控制裝置組成；所述的激光提示器由伺服電機(jī)，支架，反射鏡和激光二極管組成。
裝置在使用的時候佩帶在用戶的頭部。根據(jù)攝像機(jī)獲得的圖片，計算機(jī)可以分析識別出零件的外觀等參數(shù)，并且通過一對伺服電機(jī)來控制一個反射鏡。通過改變反射鏡的位置，激光二極管發(fā)射的光線的方向也被改變。最終激光二極管發(fā)射的光線照射到目標(biāo)零件的表面并產(chǎn)生一個明顯的光斑。
在運(yùn)行時，攝像機(jī)、伺服電機(jī)、控制器和計算機(jī)構(gòu)成一個視覺伺服控制系統(tǒng)。攝像機(jī)的圖像被計算機(jī)獲取，并處理，圖像獲取和處理的速度不小于15次每秒。
激光二極管發(fā)射的激光在可見光范圍內(nèi)，投射到物體表面應(yīng)該產(chǎn)生明顯的光斑，并能夠在攝像機(jī)上觀察到。計算機(jī)通過激光二極管在物體表面生成的光斑提示用戶的操作。并且同時同過耳機(jī)向用戶傳達(dá)信息。
使用本專利所描述的裝置進(jìn)行輔助提示，可以幫助維修人員完成復(fù)雜系統(tǒng)的維修和裝配。提示信息直觀準(zhǔn)確。相對于使用頭盔式顯示器的設(shè)備，本設(shè)備優(yōu)點(diǎn)在于1)本系統(tǒng)減少了維修人員的工作量，并對其進(jìn)行指導(dǎo)。2)整體重量較輕，便于長時間佩帶。3)價格低廉，便于大規(guī)模使用。4)不影響用戶觀察真實(shí)世界，提高了系統(tǒng)的可用性。


圖1為本發(fā)明所述主動激光提示系統(tǒng)的示意圖；其中包括(1)耳機(jī)，(2)攝像機(jī)，(3)激光提示器，(8)控制器圖2為本發(fā)明所述主動激光提示系統(tǒng)中激光提示器結(jié)構(gòu)的示意圖；其中包括(4)反射鏡，(5)伺服電機(jī)，(6)支架，(7)激光二極管具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
如圖1所示，系統(tǒng)包括攝像機(jī)(2)，耳機(jī)(1)，激光提示器(3)，控制裝置(8)。如圖2所示，所述的激光提示器(3)包括伺服電機(jī)(5)，支架(6)，反射鏡(4)和激光二極管(7)組成。其中伺服電機(jī)(5)有兩個，一個安裝在支架(6)底部用來控制支架(6)的水平旋轉(zhuǎn)。另一個安裝在支架(6)上，隨支架(6)旋轉(zhuǎn)。這個伺服電機(jī)(5)與反射鏡(4)相連，用來控制反射鏡(4)的軸向旋轉(zhuǎn)；攝像機(jī)(2)采集的圖像被輸入計算機(jī)，通過圖像處理，和預(yù)先設(shè)定的提示內(nèi)容，計算機(jī)通過控制器(8)控制兩個伺服電機(jī)(5)，以保證激光二極管(7)發(fā)射的激光通過反射鏡(4)的反射投射到需要強(qiáng)調(diào)和提示的零件表面，并且通過耳機(jī)(1)向用戶播放提示信息。
所述攝像機(jī)(2)優(yōu)選為CCD攝像機(jī)，例如，普通CCD監(jiān)控攝像頭；所述攝像機(jī)(2)的分辨率至少為320×240，例如更高的640×480；所述攝像機(jī)(2)的采集速度至少為30幀/秒。
正如本領(lǐng)域人員所公知的那樣，所述攝像機(jī)(2)可以通過有線或無線的數(shù)據(jù)傳輸方式將拍攝到的圖像傳輸?shù)接嬎銠C(jī)，例如通過USB2.0接口。
所述控制器(8)包括中心處理器，用于控制伺服電機(jī)(5)的整體操作，所述中心處理器可以使用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于維修的主動激光提示裝置，其特征在于系統(tǒng)由攝像機(jī)(2)，耳機(jī)(1)，激光提示器(3)，控制裝置(8)組成；所述的激光提示器(3)由伺服電機(jī)(5)，支架(6)，反射鏡(4)和激光二極管(7)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于維修的主動激光提示裝置，其特征在于系統(tǒng)佩帶在用戶的頭部，隨著用戶頭部的運(yùn)動而運(yùn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于維修的主動激光提示裝置，其特征在于用伺服電機(jī)來控制反射鏡；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于維修的主動激光提示裝置，其特征在于攝像機(jī)(2)、伺服電機(jī)(5)、控制器(8)和計算機(jī)構(gòu)成一個視覺伺服控制系統(tǒng)。
全文摘要
一種應(yīng)用于維修的主動激光提示裝置，包括攝像機(jī)，耳機(jī)，激光提示器，控制裝置。所述的激光提示器包括伺服電機(jī)，支架，反射鏡和激光二極管。其中伺服電機(jī)有兩個，一個安裝在支架底部用來控制支架的水平旋轉(zhuǎn)。另一個安裝在支架上，隨支架旋轉(zhuǎn)并與反射鏡相連，用來控制反射鏡的軸向旋轉(zhuǎn)；攝像機(jī)采集的圖像被輸入計算機(jī)，通過圖像處理，和預(yù)先設(shè)定的提示內(nèi)容，計算機(jī)通過控制器控制兩個伺服電機(jī)，以保證激光二極管發(fā)射的激光打到需要強(qiáng)調(diào)和提示的零件表面，并且通過耳機(jī)向用戶播放提示信息。
文檔編號G06F3/01GK1896864SQ20061008663
公開日2007年1月17日 申請日期2006年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月26日
發(fā)明者翁冬冬, 劉越, 王涌天 申請人:北京理工大學(xué)