CN213748371U - 一种机载吊挂显示单元视觉校准装置 - Google Patents

Abstract

一种机载吊挂显示单元视觉校准装置，包括：机械校准组件，位于所述吊挂显示单元的一侧，用于对吊挂显示单元的屏幕展开角度进行机械校准；视觉校准组件，位于所述吊挂显示单元的另一侧，用于视觉检测吊挂显示单元的屏幕展开角度；工控机，与所述视觉校准组件和吊挂显示单元电连接，用于根据所述视觉校准组件检测的角度与设定角度的差值，发送角度调整指令到吊挂显示单元的电机控制系统，校正吊挂显示单元的屏幕展开角度。本实用新型增加了视觉校准作为工艺部分的设计和生产思路，缩短了整个产品研发周期，降低了产品的量产成本，解决由于传感器跟结构件之间的装配一致性问题引入的误差，校准简单且精确度高。

Description

一种机载吊挂显示单元视觉校准装置

技术领域

本实用新型属于显示屏角度校准的技术领域，尤其涉及一种机载吊挂显示单元视觉校准装置。

背景技术

目前的机载吊挂显示屏的展开角度的校准主要有两种方案：

1、通过设备本身的角度传感器进行的设备系统自校准系统，对于自校准系统，吊挂显示屏从设计上，本身是自带角度传感器的，角度传感器的值可以代表当前角度传感器的转动刻度，理论上通过传感器的转动刻度可以获得当前屏幕打开的角度，但是实际上由于弹簧的弹力、固定结构的尺寸精度、传动装置齿轮的齿隙等精度问题，传感器的读值跟屏幕实际的运动轨迹存在一定的误差。这个误差可以通过提高结构件的精度来减小，但是结构件精度的提高，成本是指数式的，所以解决方案一般是出厂前加校准工序，把传感器的误差校准值写入系统内。

2、非视觉的外部校准系统，对于外部校准，目前通用技术是通过传感器。通过在吊挂屏的安装架上的2个以上的传感器来获取测试屏幕的开关速度。这样在传感器的点位上可以获取2个以上的运行时间值，根据传感器的安装位置加时间差值计算屏幕运动的速度。这种技术存在很多缺点，首先是精度难以做到很高，传感器的位置是通过实现测量选取的，多个传感器的引入会提高误差。

通过内部的传感器进行校准，无法解决结构件造成的装配误差，仅仅是通过数据描述，没有直观的可视化界面供第三方作业人员参考。其次是不连续，传感器数量受限于屏幕尺寸，不能设置多个。另外，校准非常复杂，角度传感器越多，校准复杂度也越高，可用性差。

实用新型内容

基于以上现有技术的不足，本实用新型所解决的技术问题在于提供一种机载吊挂显示单元视觉校准装置，解决由于传感器跟结构件之间的装配一致性问题引入的误差，校准简单且精确度高。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案来实现：本实用新型提供一种机载吊挂显示单元视觉校准装置，包括：机械校准组件，位于所述吊挂显示单元的一侧，用于对吊挂显示单元的屏幕展开角度进行机械校准；视觉校准组件，位于所述吊挂显示单元的另一侧，用于视觉检测吊挂显示单元的屏幕展开角度；工控机，与所述视觉校准组件和吊挂显示单元电连接，用于根据所述视觉校准组件检测的角度与设定角度的差值，发送角度调整指令到吊挂显示单元的电机控制系统，校正吊挂显示单元的屏幕展开角度。

由上，与传统的吊挂显示屏相比，增加了视觉校准作为工艺部分的设计和生产思路，缩短了整个产品研发周期，降低了产品的量产成本。通过校准后的吊挂显示单元比传统吊挂显示单元其一致性方面的精度可以控制的更高。

进一步的，所述视觉校准组件包括：光源，用于对吊挂显示单元进行照射；图像采集模块，用于对吊挂显示单元进行拍摄，并转换成图像信号传送给所述工控机；光源控制器，用于控制所述光源使光源在所述吊挂显示单元上产生亮度和/或颜色；所述工控机将图像信号中的亮度和/或颜色信息转变成数字信号，并对所述数字信号进行运算抽取目标的特征，获取吊挂显示单元的屏幕展开角度。

由上，通过对吊挂显示单元的屏幕进行图像特征提取，建立识别算法，确定目标物体的位置，进而获得屏幕的打开角度。

进一步的，所述图像采集模块为高速相机，所述高速相机和光源与所述吊挂显示单元的转轴处于同一竖直平面内。

由上，通过视觉采样高速相机的连续性，可实现全角度自动化校准；通过自动化的校准功能，可以任意打开角度的校准，让视觉算法更简单，计算值更精确。

可选的，所述吊挂显示单元安装在待测设备固定架上，该待测设备固定架包括固定架和安装于所述固定架上的导轨；所述吊挂显示单元通过挂钩安装到所述导轨上。

由上，便于后期的扩展性，通过更换不同的导轨，可以兼容不同型号的吊挂显示单元。

可选的，所述机械校准组件包括机械校准盘和用于指示所述机械校准盘上的数值的指针，所述指针固定在一摆动轴上，所述摆动轴由所述吊挂显示单元带动。

进一步的，所述机械校准盘为透明的角度刻度盘，其角度中心同吊挂显示单元的回转中心一致。

由上，方便对视觉校准组件第一次使用时的标定和对吊挂显示单元后续定期的校准。

可选的，还包括与所述工控机连接的显示器，用于提供用户交互的接口。

可选的，所述电机控制系统包括电机控制单元和屏幕传动单元，该屏幕传动单元包括电机、与电机连接的电磁离合器、与电磁离合器连接的扭转弹簧、与所述扭转弹簧连接的驱动转轴、与所述驱动转轴传动连接的被动转轴，所述被动转轴上安装有吊挂显示单元的屏幕。

由上，本实用新型的机载吊挂显示单元视觉校准装置采用了前后台设计，系统的后台一对多个视觉组件，一方面提高了生产效率；另一方面通过大数据比对，可以对整个批次的结构及装配精度问题给出反向的建议。另外，本实用新型的机载吊挂显示单元视觉校准装置至少具备如下有益效果：

1、通过增加视觉校准工序设计，使得结构件的精度要求大幅降低，缩短了整个产品研发周期，从而大幅降低产品的成本。

2、智能校准，视觉算法成熟，精确度高，节省人力成本。

3、精度高，连续性好，通过高速相机可达到每秒1000帧以上的采样率，可以使精度控制到0.1度以下。

4、校准简单，只需要对相机位置进行一次校准。

5、扩展性强，除了对单一设备屏幕开关速度外还能用于屏幕打开角度等的校准。

6、可视化，外部的显示屏幕可以通过描点的方式给出屏幕关闭的运动轨迹。

7、方便统计，通过工控机的数据库，可以给出批次设备之间差异性描述。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型的机载吊挂显示单元视觉校准装置的结构示意图；

图2为本实用新型的机载吊挂显示单元视觉校准装置的原理示意图；

图3为本实用新型的机载吊挂显示单元视觉校准装置的屏幕传动单元的原理示意图；

图4为本实用新型的机载吊挂显示单元视觉校准装置的固定架的结构示意图；

图5为本实用新型的机载吊挂显示单元视觉校准装置的导轨的结构示意图；

图6为本实用新型的机载吊挂显示单元视觉校准装置的固定架和导轨安装后的结构示意图；

图7为本实用新型的机载吊挂显示单元视觉校准装置的自动校准逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本实用新型的原理，本实用新型的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

如图1至图3所示，本实用新型的机载吊挂显示单元视觉校准装置包括机械校准组件100、视觉校准组件200、与视觉校准组件200连接的工控机300，其中，机械校准组件100和视觉校准组件200分别位于吊挂显示单元的两侧。

机械校准组件100采用人工测定的方式测量吊挂显示单元的屏幕展开角度，主要作用是对视觉校准组件200第一次使用时的标定和后续定期的校准。具体的，机械校准组件100包括安装在吊挂显示单元外侧的机械校准盘和用于指示所述机械校准盘上的数值的指针，该指针固定在一摆动轴上，摆动轴可被吊挂显示单元带动。机械校准盘为由采用透明材料制作的角度刻度盘，其角度中心同吊挂显示单元的回转中心一致，摆动轴上指针靠近角度刻度盘，便于人员读数。

本实用新型的视觉校准组件200包括光源201、光源控制器202和图像采集模块203，光源201用于配合工控机的算法软件采集数据，光源控制器202用于控制光源使光源在吊挂显示单元上产生亮度和/或颜色，光源控制器202可采用纬朗(V-LIGHT)的VL-LC-11-4CH-P1光源控制器。图像采集模块203用于对吊挂显示单元进行拍摄采集图像数据，并转换成图像信号传送给工控机300，工控机300将图像信号中的亮度和/或颜色信息转变成数字信号，并对数字信号进行运算抽取目标的特征，获取吊挂显示单元的屏幕展开角度。

图像采集模块可采用高速相机，可以达到每秒1000帧以上的采样率。高速相机和光源与吊挂显示单元的转轴位于同一竖直平面内，为了让视觉算法更简单，计算值更精确。

本实用新型的视觉校准组件200的高速相机是用来采样，通过光源控制器202控制的可控光源用于相机拍摄时提供算法要求的亮度颜色等信息，工控机300为图像处理软件以及视觉算法软件的物理载体。视觉校准组件的原理是通过高速相机对待测设备进行拍摄，转换成图像信号，传送给工控机上专用的图像处理软件，图像处理软件根据像素分布百和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，工控机采用视觉算法对这些信号进行运算来抽取目度标的特征，进而获取屏幕打开的角度。

另外，工控机300还与吊挂显示单元电连接，根据视觉校准组件200检测的角度与设定角度的差值，发送角度调整指令到吊挂显示单元的电机控制系统，校正吊挂显示单元的屏幕展开角度，其中，电机控制系统包括采用STM8AF6226芯片的电机控制单元和屏幕传动单元，该屏幕传动单元主要包含电机20、与电机20连接的电磁离合器21、与电磁离合器21连接的扭转弹簧22、与扭转弹簧22连接的驱动转轴23、与驱动转轴23传动连接的被动转轴24，被动转轴24上安装有屏幕25，通过电机20的转动可带动屏幕25展开一定的角度。电机控制系统根据角度调整指令给电机发送脉冲指令驱动吊挂显示单元的屏幕按照期望的角度展开，完成自动校准的整个过程。

如图4至图6所示，本实用新型的吊挂显示单元安装在待测设备固定架上，该待测设备固定架分为可拆卸的固定架31和导轨32两部分，固定架31包括底板、位于底板相对的两侧的竖直板、以及连接在两个竖直板之间的横梁，竖直板上设有镂空部，以减轻固定架的整体质量。另外，竖直板的顶部具有间隔设置的凹槽，相应的，导轨32具有向外延伸、与所述凹槽相适配的卡块，通过将卡块卡合在凹槽中以将导轨32安装于固定架31上，并通过螺丝连接固定。吊挂显示单元通过挂钩安装到导轨32上，通过固定架31和导轨32的设置主要考虑后期的扩展性，通过更换不同的导轨，可以兼容不同型号的吊挂显示单元。

本实用新型的机载吊挂显示单元视觉校准装置还包括与工控机300连接的显示器400，显示器400可采用森克触控的工业显示屏(包含用户UI的工业平板)，主要提供用户交互的接口。

下面，参照图1至图6并结合上述技术特征的描述，对本实用新型的机载吊挂显示单元视觉校准装置的工作原理进行简单介绍：

1、第一次使用需要首先通过机械校准盘校准

设置吊挂显示单元的屏幕展开角度X1，打开吊挂显示单元，通过机械校准盘获取实际度数Y1。选择其他2个打开角度X2，X3，分别通过机械校准盘获取实际度数Y2，Y3。其中X1，X2，X3分别为小中大三种角度。

2、视觉检测校准

将机载吊挂显示单元安装到待测设备固定架，启动视觉测试，调整视觉参数，分别校准三个角度，保证测试角度同机械测试角度的Y1，Y2，Y3一致。

3、角度自动修正功能

根据视觉检测的吊挂显示单元的屏幕展开角度与设定角度的差值，通过工控机，发送电机转动脉冲，多次校正直到检测角度在设定角度精度内。

如图7所示，本实用新型的自动校准逻辑如下：

1、首先，后台部分通过以太网线将吊挂显示单元及视觉校准组件连通，建立数据接口，使工控机的主程序能够实时跟视觉校准组件和吊挂显示单元通讯。

2、初始化1，初始化2：工作开始后工控机的主程序首先进行初始化1和初始化2工作，通知吊挂显示单元进行初始化，准备进行开关作业，通知视觉校准组件进行初始化，开始捕捉吊挂显示单元的屏幕的动作。

3、过程1：视觉校准组件捕捉屏幕动作。

4、过程2：视觉校准组件通过工控机的算法软件，按照设置好的采样点数，计算出实际的速度。

5、过程3：主程序根据同样的采样点数，获取吊挂显示单元的角度传感器的读值。

6、过程4：主程序根据前三个过程采集的数据，比对传感器的数据和视觉校准组件的数据后会给出电机控制的配置参数，然后传给电机控制系统。

7、吊挂显示单元接到配置参数后会写入配置并重启，重启完成后，重复步骤1-6，直到最终的精度要求符合用户UI输入的值。

以上所述是本实用新型的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种机载吊挂显示单元视觉校准装置，其特征在于，包括：

机械校准组件，位于所述吊挂显示单元的一侧，用于对吊挂显示单元的屏幕展开角度进行机械校准；

视觉校准组件，位于所述吊挂显示单元的另一侧，用于视觉检测吊挂显示单元的屏幕展开角度；

工控机，与所述视觉校准组件和吊挂显示单元电连接，用于根据所述视觉校准组件检测的角度与设定角度的差值，发送角度调整指令到吊挂显示单元的电机控制系统，校正吊挂显示单元的屏幕展开角度。

2.如权利要求1所述的机载吊挂显示单元视觉校准装置，其特征在于，所述视觉校准组件包括：

光源，用于对吊挂显示单元进行照射；

图像采集模块，用于对吊挂显示单元进行拍摄，并转换成图像信号传送给所述工控机；

光源控制器，用于控制所述光源使光源在所述吊挂显示单元上产生亮度和/或颜色；

所述工控机将图像信号中的亮度和/或颜色信息转变成数字信号，并对所述数字信号进行运算抽取目标的特征，获取吊挂显示单元的屏幕展开角度。

3.如权利要求2所述的机载吊挂显示单元视觉校准装置，其特征在于，所述图像采集模块为高速相机，所述高速相机和光源与所述吊挂显示单元的转轴处于同一竖直平面内。

4.如权利要求1所述的机载吊挂显示单元视觉校准装置，其特征在于，所述吊挂显示单元安装在待测设备固定架上，该待测设备固定架包括固定架和安装于所述固定架上的导轨；

所述吊挂显示单元通过挂钩安装到所述导轨上。

5.如权利要求1所述的机载吊挂显示单元视觉校准装置，其特征在于，所述机械校准组件包括机械校准盘和用于指示所述机械校准盘上的数值的指针，所述指针固定在一摆动轴上，所述摆动轴由所述吊挂显示单元带动。

6.如权利要求5所述的机载吊挂显示单元视觉校准装置，其特征在于，所述机械校准盘为透明的角度刻度盘，其角度中心同吊挂显示单元的回转中心一致。

7.如权利要求1所述的机载吊挂显示单元视觉校准装置，其特征在于，还包括与所述工控机连接的显示器，用于提供用户交互的接口。

8.如权利要求1所述的机载吊挂显示单元视觉校准装置，其特征在于，所述电机控制系统包括电机控制单元和屏幕传动单元，该屏幕传动单元包括电机、与电机连接的电磁离合器、与电磁离合器连接的扭转弹簧、与所述扭转弹簧连接的驱动转轴、与所述驱动转轴传动连接的被动转轴，所述被动转轴上安装有吊挂显示单元的屏幕。

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