CN104751863B - 光盘中心定位装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光盘中心定位装置，设置有光源和摄像机，抽盘器用于抽出和拖载光盘托盘；光盘托盘内放置有光盘，光源发出的光线能够覆盖位于抽盘器和抓盘器之间的光盘的中心孔，所述摄像机用于拍摄所述光盘的中心孔的图像；控制器根据摄像机拍摄到的光盘的中心孔的图像来确定光盘的中心位置，从而完成对光盘中心的定位。本发明还公开了一种光盘中心定位方法。本发明解决了现有技术无法精确定位光盘中心的问题，在提高抓盘器加载和卸载光盘的准确性的同时，还能降低光盘库的装配精度，从而提高抓盘器及整个光盘库的效率，降低生产成本。

Description

光盘中心定位装置和方法

技术领域

本发明涉及光盘库领域，特别涉及光盘中心定位装置和方法。

背景技术

光盘库是一种以标准化光盘为数据存储媒介的光机电一体化的海量数据存储设备。光盘库通过数据通信接口与计算机相连，并通过光盘库的管理软件使光盘库中所有光盘上的数据全自动地提供给用户。同时，用户也可以很方便地向光盘库中的光盘写入数据。因此，光盘库被广泛应用于数据的长期归档保存。

现有光盘库包括光盘匣、光驱、机械手组件和控制单元，机械手组件又包括抽盘器、抓盘器以及位移装置，其中，抽盘器和抓盘器装载于位移装置上且可随位移装置进行升降及水平移动，抽盘器用于抽拉或推送光盘匣内的光盘托盘，抓盘器用于抓取放置在光盘托盘中的光盘并将其放置到光驱的光盘托盘上。

读写光盘数据时，机械手根据控制单元下达的指令调用相应的光盘。具体操作过程为：机械手组件移动至待操作的光盘匣处，抽盘器抽出该光盘匣的光盘托盘，抓盘器将该托盘中的光盘从其中心孔处抓起，抽盘器再将光盘托盘推回到关闭位置，然后抓盘器在位移装置的带动下将光盘运送到光驱，抓盘器将所载光盘放入光驱中读写；待光驱读写完毕后，机械手组件移动至光驱，抓盘器抓取光驱内的光盘，然后在位移装置的带动下移动至光盘匣处完成光盘的放置。通常将光盘从光盘匣取出再放入光驱的操作称为光盘的加载，将光盘从光驱中取出再放回光盘匣的操作称为光盘的卸载。

机械手组件加载和卸载光盘的质量和效率关键取决于抓盘器。抓盘器加载过程为：

1)机械手组件移动至指定光盘匣处，抽盘器打开指定光盘匣的光盘托盘；

2)抓盘器从上述光盘托盘内抓起光盘；

3)机械手位移装置带动载有光盘的抓盘器移动至光驱处，将所载的光盘放入光驱。

卸载过程与上述步骤相反。

在机械手加载和卸载光盘的过程中，抓盘器准确地进入光盘中心孔抓取光盘是非常重要的。系统初始化的时候，会对用于存放光盘的光盘托盘和光驱托盘的中心点进行定位，并将定位后的光盘托盘中心的坐标存储在系统中。理想情况下，放入光盘托盘的光盘的中心与光盘托盘的中心会重合，但是，由于光盘托盘的尺寸一般都大于光盘的尺寸，加上抓盘器加载和卸载时会有误差，这就造成了光盘在光盘托盘中的位置并不固定，光盘的中心可能会偏离预先计算好的光盘托盘的中心位置，这样一来，势必会对抓盘器准确地进入光盘的中心孔来抓取光盘造成不利的影响，甚至会导致抓盘器操作失败。

为了保证机械手抓盘器准确地从托盘中抓取光盘，每次抓取光盘前，抓盘器需要预先找到光盘在光盘托盘中的实际位置，从而调整抓盘器移动到光盘中心的正上方来抓取光盘。因此，如何能够使机械手准确定位光盘的中心位置成为亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光盘中心定位装置，包括抓盘器、抽盘器、控制器、光源和摄像机，所述抓盘器位于所述抽盘器的上方，所述抽盘器用于抽出和托载光盘托盘，所述光盘托盘内放置有光盘，其中：

所述光源设置在所述抽盘器的上顶面，所述摄像机设置在所述抓盘器的下端；或者，所述光源设置在所述抓盘器的下端，所述摄像机设置在所述抽盘器的上顶面；所述光源发出的光线能够覆盖位于抽盘器和抓盘器之间的光盘的中心孔，所述摄像机用于拍摄所述光盘的中心孔的图像；

所述控制器用于根据所述摄像机拍摄到的光盘的中心孔的图像来确定所述光盘的中心位置。

优选地，所述抓盘器的下端为中空的导向柱，所述光源或摄像机设置在所述导向柱内。

优选地，所述摄像机的取景范围完全覆盖所述光盘的中心孔。

优选地，所述光源具有一定的发散角，从而使发出的光线完全覆盖位于抽盘器和抓盘器之间的光盘的中心孔。

优选地，所述摄像机为CCD图像传感器。

可替换地，所述摄像机为CMOS图像传感器。

优选地，所述光源为一个LED灯。

可替换地，所述光源为多个LED灯，若LED灯为多个，则所述多个LED灯为密集阵列式排布。

优选地，所述抽盘器的顶部设置有凸起的光盘托，所述光盘托用于拖载光盘托盘。

相应地，本发明还提供了一种基于上述光盘中心定位装置的光盘中心定位方法，包括以下步骤：

S1、弹出目标光盘托盘或控制抽盘器抽出目标光盘托盘，所述光盘托盘中装有目标光盘，控制器获取预先设定的所述目标光盘的参考中心点坐标C0(x0,y0)，控制抓盘器移动到目标光盘的参考中心点C0(x0,y0)上方，使目标光盘的中心孔位于光源与摄像机之间；

S2、打开光源和摄像机，控制摄像机拍摄光盘的中心孔的图像；

S3、控制器获取摄像机拍摄到的目标光盘的中心孔的图像，对所述图像进行处理，计算得到目标光盘的实际中心点坐标C1(x1,y1)。

系统初始化的时候，会对用于存放光盘的光盘托盘和光驱托盘的中心点进行定位，并将定位后的光盘托盘中心的坐标存储在系统中，设需要操作的光盘的中心位置的参考中心点坐标为C0(x0,y0)。

优选地，为了进一步控制抓盘器移动到光盘的正上方，步骤S3后还包括以下步骤：

S4、控制器计算目标光盘的参考中心点坐标C0(x0,y0)与实际中心点坐标C1(x1,y1)的偏移量；

S5、控制器根据计算得到的目标光盘的参考中心点坐标C0(x0,y0)与实际中心点坐标C1(x1,y1)的偏移量，控制抓盘器移动到目标光盘的实际中心点坐标C1(x1,y1)位置的正上方。

本发明提供的光盘中心定位装置，设置有光源和摄像机，抽盘器用于抽出和拖载光盘托盘；光盘托盘内放置有光盘，光源发出的光线能够覆盖位于抽盘器和抓盘器之间的光盘的中心孔，所述摄像机用于拍摄所述光盘的中心孔的图像；控制器根据摄像机拍摄到的光盘的中心孔的图像来确定光盘的中心位置，进而完成对光盘中心的定位。本发明解决了现有技术无法精确定位光盘中心的问题，在提高抓盘器加载和卸载光盘的准确性的同时，还能有效地降低光盘库的装配精度，从而提高抓盘器及整个光盘库的效率，降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明实施例一、二提供的光盘中心定位装置的立体图；

图2是本发明实施例一提供的光盘中心定位装置的抓盘器的爆炸图；

图3是本发明实施例一提供的光盘中心定位装置的抽盘器的立体图；

图4是本发明实施例一提供的光盘中心定位装置的正视图；

图5是本发明实施例二提供的光盘中心定位装置的抓盘器的爆炸图；

图6是本发明实施例二提供的光盘中心定位装置的抽盘器的立体图；

图7是本发明实施例二提供的光盘中心定位装置的正视图；

图8是图7的A-A面的局部剖视图；

图9是图7的B-B面的局部剖视图；

图10是图7的局部放大图；

图中：1-抓盘器，2-抽盘器，3-光源，4-摄像机，5-导向柱，6-光盘托，7-光盘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参见图1-图4，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光盘中心定位装置，包括抓盘器1、抽盘器2、控制器、光源3和摄像机，所述抓盘器1位于所述抽盘器2的上方，所述抽盘器2用于抽出和托载光盘托盘，所述光盘托盘内放置有光盘7，其中：

所述光源3设置在所述抓盘器1的下端，所述抓盘器1的下端为中空的导向柱5，所述光源3设置在所述导向柱5内。所述摄像机4设置在所述抽盘器2的上顶面；所述光源3具有一定的发散角，从而使发出的光线完全覆盖位于抽盘器2和抓盘器1之间的光盘7的中心孔。

所述摄像机4用于拍摄所述光盘的中心孔的图像；所述摄像机4的取景范围完全覆盖所述光盘7的中心孔和其周围的一片区域。

所述控制器用于根据所述摄像机4拍摄到的光盘的中心孔的图像来确定所述光盘的中心位置。

优选地，所述摄像机4为CCD图像传感器。

优选地，所述光源3为一个LED灯。

优选地，所述抽盘器2的顶部设置有凸起的光盘托6，所述光盘托6用于拖载光盘托盘。

采用本发明的装置定位光盘中心的过程如下：

机械手移动到目标光盘位置，由抽盘器抽出放置有目标光盘的目标光盘托盘，或者目标光盘托盘从光驱弹出。

系统初始化的时候，会对用于存放光盘的光盘托盘和光驱托盘的中心点进行定位，并将定位后的光盘托盘中心的坐标存储在系统中，理想情况下，光盘托盘中心的坐标也就是放入光盘后的光盘的中心点坐标。设系统存储的需要操作的目标光盘的中心位置为目标光盘的参考中心点，其坐标为C0(x0,y0)。

控制器根据存储的目标光盘的中心位置的参考中心点坐标控制抓盘器移动到所述参考中心点上方的预定高度处，为保证后期摄像机的图形处理的准确性，抓盘器与目标光盘的高度差为预定值。

打开光源和摄像机，位于导向柱上的LED灯开始发光，经过LED灯上的光学透镜向下方发出圆锥形光束，该光束通过光盘中心孔，在位于光盘下方的摄像机上成像。控制摄像机拍摄光盘的中心孔的图像。

通过简单计算，可以找出目标光盘中心孔的中心点坐标C1(x1,y1)，即目标光盘的实际中心点坐标C1(x1,y1)；通过与预先校准好的目标光盘的参考中心点坐标C0(x0,y0)比较，可以方便地计算出C1(x1,y1)相对于C0(x0,y0)的偏移量。

控制器根据计算得到的目标光盘的参考中心点坐标C0(x0,y0)与实际中心点坐标C1(x1,y1)的偏移量，控制抓盘器在x,y方向运动，移动到目标光盘的实际中心点坐标C1(x1,y1)位置的正上方。

本发明提供的光盘中心定位装置，设置有光源和摄像机，抽盘器用于抽出和拖载光盘托盘；光盘托盘内放置有光盘，光源发出的光线能够覆盖位于抽盘器和抓盘器之间的光盘的中心孔，所述摄像机用于拍摄所述光盘的中心孔的图像；控制器根据摄像机拍摄到的光盘的中心孔的图像来确定光盘的中心位置。完成对光盘中心的定位。本发明解决了现有技术无法精确定位光盘中心的问题，在提高抓盘器加载和卸载光盘的准确性的同时，还能降低光盘库的装配精度，从而提高抓盘器及整个光盘库的效率，降低生产成本。

实施例二：

请参见图1，图5-图10，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光盘中心定位装置，包括抓盘器1、抽盘器2、控制器、光源3和摄像机4，所述抓盘器1位于所述抽盘器2的上方，所述抽盘器2用于抽出和托载光盘托盘，所述光盘托盘内放置有光盘7，其中：

所述光源3设置在所述抽盘器2的上顶面，所述摄像机4设置在所述抓盘器1的下端；所述光源3发出的光线能够覆盖位于抽盘器2和抓盘器1之间的光盘7的中心孔，所述摄像机4用于拍摄所述光盘的中心孔的图像；

所述控制器用于根据所述摄像机4拍摄到的光盘的中心孔的图像来确定所述光盘7的中心位置。

优选地，所述抓盘器1的下端为中空的导向柱5，所述摄像机4设置在所述导向柱5内。

优选地，所述摄像机4的取景范围完全覆盖所述光盘的中心孔。

优选地，所述光源3具有一定的发散角，从而使发出的光线完全覆盖位于抽盘器2和抓盘器1之间的光盘的中心孔。

所述摄像机4为CMOS图像传感器。

优选地，所述光源3为一个LED灯。

可替换地，所述光源3为多个LED灯，所述多个LED灯为密集阵列式排布。

优选地，所述抽盘器2的顶部设置有凸起的光盘托6，所述光盘托6用于拖载光盘托盘。

相应地，本发明还提供了一种基于上述光盘中心定位装置的光盘中心定位方法，包括以下步骤：

S1、弹出目标光盘托盘或控制抽盘器抽出目标光盘托盘，所述光盘托盘中装有目标光盘，控制器获取预先设定的所述目标光盘的参考中心点坐标C0(x0,y0)，控制抓盘器移动到目标光盘的参考中心点C0(x0,y0)上方，使目标光盘的中心孔位于光源与摄像机之间；

S2、打开光源和摄像机，控制摄像机拍摄光盘的中心孔的图像；

S3、控制器获取摄像机拍摄到的目标光盘的中心孔的图像，对所述图像进行处理，计算得到目标光盘的实际中心点坐标C1(x1,y1)。

系统初始化的时候，会对用于存放光盘的光盘托盘和光驱托盘的中心点进行定位，并将定位后的光盘托盘中心的坐标存储在系统中，设需要操作的光盘的中心位置的参考中心点坐标为C0(x0,y0)。

优选地，为了进一步控制抓盘器移动到光盘的正上方，步骤S3后还包括以下步骤：

S4、控制器计算目标光盘的参考中心点坐标C0(x0,y0)与实际中心点坐标C1(x1,y1)的偏移量；

S5、控制器根据计算得到的目标光盘的参考中心点坐标C0(x0,y0)与实际中心点坐标C1(x1,y1)的偏移量，控制抓盘器移动到目标光盘的实际中心点坐标C1(x1,y1)位置的正上方。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.光盘中心定位装置，其特征在于，包括抓盘器(1)、抽盘器(2)、控制器、光源(3)和摄像机(4)，所述抓盘器(1)位于所述抽盘器(2)的上方，所述抽盘器(2)用于抽出和托载光盘托盘，所述光盘托盘内放置有光盘，其中：

所述抽盘器(2)的顶部设置有凸起的光盘托(6)，所述光盘托(6)用于托载光盘托盘；

所述光源(3)设置在所述抽盘器(2)的上顶面，所述摄像机(4)设置在所述抓盘器(1)的下端；或者，所述光源(3)设置在所述抓盘器(1)的下端，所述摄像机(4)设置在所述抽盘器(2)的上顶面；所述光源(3)发出的光线能够覆盖位于所述抽盘器(2)和所述抓盘器(1)之间的光盘的中心孔，所述摄像机(4)用于拍摄所述光盘的中心孔的图像；

所述抓盘器(1)的下端为中空的导向柱(5)，所述光源(3)或摄像机(4)设置在所述导向柱(5)内；所述摄像机(4)的取景范围完全覆盖所述光盘的中心孔；所述光源(3)具有一定的发散角，从而使其发出的光线完全覆盖位于抽盘器(2)和抓盘器(1)之间的光盘的中心孔；

所述控制器用于根据所述摄像机(4)拍摄到的光盘的中心孔的图像来确定所述光盘的中心位置。

2.根据权利要求1所述的光盘中心定位装置，其特征在于，所述摄像机(4)为CCD图像传感器。

3.根据权利要求1所述的光盘中心定位装置，其特征在于，所述摄像机(4)为CMOS图像传感器。

4.根据权利要求1所述的光盘中心定位装置，其特征在于，所述光源(3)为一个或多个LED灯。

5.一种基于权利要求1-4中任意一项所述的光盘中心定位装置的光盘中心定位方法，其特征在于，光盘中心定位装置包括抓盘器(1)、抽盘器(2)、控制器、光源(3)和摄像机(4)，所述抓盘器(1)位于所述抽盘器(2)的上方，所述抽盘器(2)用于抽出和托载光盘托盘，所述光盘托盘内放置有光盘，其中：

所述抽盘器(2)的顶部设置有凸起的光盘托(6)，所述光盘托(6)用于托载光盘托盘；

所述光源(3)设置在所述抽盘器(2)的上顶面，所述摄像机(4)设置在所述抓盘器(1)的下端；或者，所述光源(3)设置在所述抓盘器(1)的下端，所述摄像机(4)设置在所述抽盘器(2)的上顶面；所述光源(3)发出的光线能够覆盖位于所述抽盘器(2)和所述抓盘器(1)之间的光盘的中心孔，所述摄像机(4)用于拍摄所述光盘的中心孔的图像；

所述抓盘器(1)的下端为中空的导向柱(5)，所述光源(3)或摄像机(4)设置在所述导向柱(5)内；所述摄像机(4)的取景范围完全覆盖所述光盘的中心孔；所述光源(3)具有一定的发散角，从而使其发出的光线完全覆盖位于抽盘器(2)和抓盘器(1)之间的光盘的中心孔；

所述控制器用于根据所述摄像机(4)拍摄到的光盘的中心孔的图像来确定所述光盘的中心位置；

方法包括以下步骤：

对用于存放光盘的光盘托盘和光驱托盘的中心点进行定位，并将定位后的光盘托盘中心的坐标存储在系统中；

S1、弹出目标光盘托盘或控制抽盘器抽出目标光盘托盘，所述光盘托盘中装有目标光盘，控制器获取预先设定的所述目标光盘的参考中心点坐标C0(x0,y0)，控制抓盘器移动到目标光盘的参考中心点C0(x0,y0)上方，使目标光盘的中心孔位于光源与摄像机之间；

控制器根据存储的目标光盘的中心位置的参考中心点坐标控制抓盘器移动到所述参考中心点上方的预定高度处，抓盘器与目标光盘的高度差为预定值；

S2、打开光源和摄像机，控制摄像机拍摄光盘的中心孔的图像；

S3、控制器获取摄像机拍摄到的目标光盘的中心孔的图像，对所述图像进行处理，计算得到目标光盘的实际中心点坐标C1(x1,y1)；

S4、控制器计算目标光盘的参考中心点坐标C0(x0,y0)与实际中心点坐标C1(x1,y1)的偏移量；

S5、控制器根据计算得到的目标光盘的参考中心点坐标C0(x0,y0)与实际中心点坐标C1(x1,y1)的偏移量，控制抓盘器移动到目标光盘的实际中心点坐标C1(x1,y1)位置的正上方。