一种多功能便携式光电测控综合实验平台的制作方法

本发明涉及教学工具及教学系统领域，具体涉及一种多功能便携式光电测控综合实验平台。

背景技术：
：

光电测控技术在“测控仪器设计”、“及其视觉监测”、“传感器”等领域中都应用广泛，而目前的大学课程中大部分都以演示实验为主，以完成光信号与电信号之间的信息转换为实验目标，而实际工程应用中，光电监测器件常常与测量和控制单元结合，实现一定功能任务，涵盖了光、机、电、算各学科知识，具有较强的综合应用实践性能。但是目前的实验设备不能满足这一实验需求，市面类似的实验设备价格昂贵，体积笨重，不利于教师课堂演示，而且功能繁杂，需要添加的外部器件过多，不利于使用和教学活动的开展。

技术实现要素：
：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可以自行设计、装置简单，高度集成化，模块化的便携式实验设备，可以有效训练学生的实际动手能力，初步达到“会设计、会调整、会使用”的要求。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

多功能便携式光电测控综合实验平台，包含核心控制器、路径探测传感器、信号调理模块、存储模块、时钟模块、通讯模块、人机交互模块、驱动电机、转向舵机、测速编码器、光电探测器和供电电源模块；

所述核心控制器选用MC9S12XS128芯片，具有高速信号处理功能，所述路径探测装置采用常见的几种光电检测器件，为满足获取到的信号适应不同的测量环境和测量要求，选择的是线性CCD路径探测器、红外路径探测器和摄像头路径探测器，将光信号转换成电信号传输给信号调理模块，设计信号处理电路，完成运算放大，去噪滤波等功能后，由核心控制器进行D/A采样，主核心控制单元对路径信号进行分析处理后，根据控制策略，调控电机的转速和舵机的转角度数，实现测量系统的移动，其中，由测速编码器采集系统的转速，形成速度的闭环控制，该测量系统通过插件的形式，安装其他光电探测器，完成各类测量工作，测量数据可以通过人机交互模块，将测量结果显示在液晶屏界面，或者通过通信模块传输给终端接收设备手机或电脑上，完成更为复杂的处理和运算，获得更精确的测量数据，其中存储模块完成数据的存储，防止数据丢失；时钟模块为整个系统提供时间依据；供电电源模块肩负整个系统的供电工作，必不可少；

上述多功能便携式光电测控综合实验平台，还可以根据培养目标和课程要求灵活调配，完成多项综合实验项目：

1、仿真隧道长度测量实验：

在仿真流水线工件计数实验系统中，用塑料长条块代替被测工件，放置在路径轨道两边，用小车的沿路径移动仿真流水传送带移动，虽被测件固定不动，但以此相对运动仿真流水线工件的移动，小车沿轨道运行，进入工件计数区域以后，系统查询工件检测信号到来，检测信号即为，安放在小车测边的激光信号受到被测件遮挡后，反射回光电接收器产生的光电信号，若检测到目标信号后，判断该信号是否为干扰信号，并进行二次检测，若第二次检测仍为目标信号，则系统认为该信号为真实的被检测信号，否则为误判信号，误判情况直接将程序跳转至等待查询阶段，对于真实的被检测信号，系统内部专门的计数器+1(流程图中的铅笔计数变量+1)，同时保存数据，数据处理完毕以后，将过程变量清零，小车进入下一个信号准备接收阶段；

2、仿真流水线工件计数实验：

采用与仿真流水线工件计数实验系统中相同的检测硬件，用亚克力板拼接放置在轨道沿途作为待测隧道，小车沿轨道运行，进入隧道检测区域后，系统查询检测隧道起始信号到来，若检测到该信号后，判断该信号是否为干扰信号，并进行二次检测。若第二次检测仍为目标信号，则系统认为该信号为真实的被检测信号，否则为误判信号，误判情况直接将程序跳转至等待查询起始信号阶段。对于真实的起始信号，系统内部打开专门计时器，同时保存数据。继续检测结束信号，若检测到该信号后，判断该信号是否为干扰信号，并进行二次检测。若第二次检测仍为目标信号，则系统认为该信号为真实的被检测信号，否则为误判信号，误判情况直接将程序跳转至等待查询结束信号阶段。若被检测到真实的结束信号，关闭计时器，同步处理数据，将并保存至存储器中。数据处理完毕以后，将过程变量清零，小车进入下一个准备接收阶段。

本发明的有益效果是：可以自行设计、装置简单，高度集成化，模块化的便携式实验设备，可以有效训练学生的实际动手能力，初步达到“会设计、会调整、会使用”的要求。

附图说明：

图1为本发明系统硬件结构框图；

图2为仿真隧道长度测量实验运算逻辑示意图；

图3为仿真流水线工件计数实验运算逻辑示意图；

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，多功能便携式光电测控综合实验平台，包含核心控制器、路径探测传感器、信号调理模块、存储模块、时钟模块、通讯模块、人机交互模块、驱动电机、转向舵机、测速编码器、光电探测器和供电电源模块；

所述核心控制器选用MC9S12XS128芯片，具有高速信号处理功能，所述路径探测装置采用常见的几种光电检测器件，为满足获取到的信号适应不同的测量环境和测量要求，选择的是线性CCD路径探测器、红外路径探测器和摄像头路径探测器，将光信号转换成电信号传输给信号调理模块，设计信号处理电路，完成运算放大，去噪滤波等功能后，由核心控制器进行D/A采样，主核心控制单元对路径信号进行分析处理后，根据控制策略，调控电机的转速和舵机的转角度数，实现测量系统的移动，其中，由测速编码器采集系统的转速，形成速度的闭环控制，该测量系统通过插件的形式，安装其他光电探测器，完成各类测量工作，测量数据可以通过人机交互模块，将测量结果显示在液晶屏界面，或者通过通信模块传输给终端接收设备手机或电脑上，完成更为复杂的处理和运算，获得更精确的测量数据，其中存储模块完成数据的存储，防止数据丢失；时钟模块为整个系统提供时间依据；供电电源模块肩负整个系统的供电工作，必不可少；

如图2所示，在仿真流水线工件计数实验系统中，用塑料长条块代替被测工件，放置在路径轨道两边，用小车的沿路径移动仿真流水传送带移动，虽被测件固定不动，但以此相对运动仿真流水线工件的移动，小车沿轨道运行，进入工件计数区域以后，系统查询工件检测信号到来，检测信号即为，安放在小车测边的激光信号受到被测件遮挡后，反射回光电接收器产生的光电信号，若检测到目标信号后，判断该信号是否为干扰信号，并进行二次检测，若第二次检测仍为目标信号，则系统认为该信号为真实的被检测信号，否则为误判信号，误判情况直接将程序跳转至等待查询阶段，对于真实的被检测信号，系统内部专门的计数器+1(流程图中的铅笔计数变量+1)，同时保存数据，数据处理完毕以后，将过程变量清零，小车进入下一个信号准备接收阶段；

如图3所示，采用与仿真流水线工件计数实验系统中相同的检测硬件，用亚克力板拼接放置在轨道沿途作为待测隧道，小车沿轨道运行，进入隧道检测区域后，系统查询检测隧道起始信号到来，若检测到该信号后，判断该信号是否为干扰信号，并进行二次检测。若第二次检测仍为目标信号，则系统认为该信号为真实的被检测信号，否则为误判信号，误判情况直接将程序跳转至等待查询起始信号阶段。对于真实的起始信号，系统内部打开专门计时器，同时保存数据。继续检测结束信号，若检测到该信号后，判断该信号是否为干扰信号，并进行二次检测。若第二次检测仍为目标信号，则系统认为该信号为真实的被检测信号，否则为误判信号，误判情况直接将程序跳转至等待查询结束信号阶段。若被检测到真实的结束信号，关闭计时器，同步处理数据，将并保存至存储器中。数据处理完毕以后，将过程变量清零，小车进入下一个准备接收阶段。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。