专利名称：录像带自动播放系统的制作方法
技术领域：
本发明属于广播电视媒体资产管理调控领域，特别涉及一种电视台录像带自动播放存取系统。
背景技术：
当前国外许多家电视台已经投入巨额资金研究开发节目存储播放的数字化系统和自动化设备。日本已开发出自动化磁带库系统，但成本较高，且只能解决一般的录像带播放存取问题，对在电视台内部实现磁带不出库的保存和使用方面还尚有缺陷。而国内在这一领域仍是空白。
发明内容
本发明的目的在于，采用先进的录像自动播放系统取代传统的人工管理方式，实现电视台录像带自动播放存取系统全面数字化和自动化。
本发明实现的主要技术目标提取指定录像带；播放指定录像带；机械手的智能操作。
本发明的特征是由主控计算机、多轴运动控制器PMAC、交流伺服系统、条码扫描检测器、系统电源、电气保护、状态显示、播放柜，系统控制软件组成。
本发明实现了自动化机械手及其专用控制系统的一体化。机械手可以通过专用控制系统的控制把录像带放置指定录像机中，也可以从指定录像机中取出录像带。实现录像带的录制和播放等再利用功能，这一功能受制于专用控制系统的控制。这套专用控制系统不仅可以准确记录录像带的位置、机械手状态、录像机中的状态等数据，而且还可以接受外部软件系统的控制，与其他计算机系统实现联网。
本发明通过外部控制计算机或内部控制计算机控制指令完成指定的录像带取存、检索、播放等主要任务。
本发明的系统控制软件由系统初始化模块，播放柜指令传输串口事件触发模块，定时器事件触发模块，磁带库同播放柜指令传输串口事件触发模块，条码数据查收事件触发模块，条码数据接收模块，磁带库指令接收模块，播放柜PMAC控制状态查询模块，播放柜指令接受模块，播放柜PMAC运动控制模块，条码查询控制模块，指令预处理模块，指令检查模块，数据结构定义模块组成。
该控制软件分为二层，其中第一层是运行在工控机里，第二层运行在PMAC卡里面，第一层的程序采用VB编制，第二层是采用PMAC自带的语言环境编制，主要是PLC程序和PROG程序。VB的程序处在软件系统的中间层，对外部设备(上位机)采用VB自带的串行通讯控件进行通讯，对下面PMAC卡内的程序，使用PMAC的设备驱动动态连接库提供的软件接口，使用P变量(PMAC的系统变量)进行系统消息传递。
本发明的软件实现系统的智能化，软件设计包括系统控制软件和业务应用软件的编制。系统控制软件是运动控制系统中的底层软件。该软件同硬件和机械结构是紧密的联系在一起的。本发明完成了伺服运动系统软件的设计，智能控制系统底层软件的设计，协议层间内部通讯软件的设计和应用接口协议和相应软件的设计。以上各个部分的软件技术综合起来，即可构成系统控制软件。这是控制系统能够运转和扩展的基础。运用数据库技术，该应用软件底层连接录像带库电器控制系统。
本发明接口设计1.用户接口用户的大多数操作都可以用终端的键盘和鼠标完成。
2.通讯接口客户机与主机系统采用TCP/IP协议通信。客户端和工控机之间通过RS422串行通讯协议通讯。录像机与控制机通过RS422串行通信协议进行通信。
本发明的机械结构播放柜柜体；支架；录像带仓；录像机；机械手；机械手轨道；机械手手爪；条码扫描检测器。播放柜上部放置准备播放的磁带，下部放置专用录像机，播放柜前部设有取存录像带的X、Y、Z三自由度运动的机械手，机械手上安装一条码扫描检测器。
该机械手具有三个自由度，由垂直升降Z轴，水平移动X轴，水平伸缩Y轴及机械手爪组成。其工作过程为先从运带小车内将录像带依次取出，放在播放单元上部的存贮区。在播放时，从存贮区取下录像带，通过机械手三个轴联合动作，将录像带送入到录像机带仓口内，然后将录像带推入录像机。放像完毕后，再将其取出，放回到存贮区内。同时，该机械手还负责将播放单元上部存贮区的录像带放回到运带小车内。
本发明机械手的自动控制系统依据集中控制，分散管理，控制过程数字化，系统控制单元部件集成化，控制决策和过程智能化，部件模块化，系统间互通互联的原则实现全过程的自动控制。
为了准确地控制末端执行器的工作位置，采用点位式控制方式，控制的关键是要达到整个系统的定位精度。
在播放柜的工作中，需要正确的判别物体和物体之间的关系，视觉控制必须被采用；还需要正确的判断物体的有无，触觉控制也必须被采用。为了保证控制系统的结构简单，提高运算速度，保证控制系统的实时性，选定以下控制方案。
1)采用二级计算机控制。第一级由微型计算机担负系统监控、作业管理任务。第一级采集、运算的结果控制第二级，第二级采用一台工控机完成电器到机械运动的转化控制。
2)采用智能的交流伺服控制技术交流伺服电机和交流伺服控制系统。
●全数字化采用新型高速微处理器和专用数字信号处理机(DSP)的伺服控制单元将原有的硬件伺服控制转变成软件伺服控制，从而使在伺服系统中应用现代控制理论的先进算法成为可能。
●高度集成化新的伺服系统产品改变了将伺服系统化分为速度伺服单元和位置伺服单元两个模块的做法，代之以单一的、高度集成化、多功能的控制单元。同一个控制单元，只要通过软件设置系统参数，就可改变其性能，即可以使用电机本身配置的码盘构成半闭环调节系统，又可以通过接口与外部的位置、速度或力矩传感器构成高精度的全闭环调节系统。高度的集成化还显著的缩小了整个控制系统的体积，使得伺服系统的安装与调试工作都得到了简化。
●智能化a)具有参数记忆功能，系统所有的运行参数都可以通过人机对话的方式由软件来设置，保存在伺服单元内部，通过通讯接口，这些参数甚至可以由上位机加以修改。
b)具有故障自诊断与分析功能，无论什么时候，只要系统出现故障，就会将故障的类型通过用户界面清楚的显示出来，简化了维修与调试的复杂性。
c)具有参数自整定的功能。闭环调节系统的整定参数是保证系统性能指标的重要环节，带有自整定功能的伺服单元可以通过几次试运行，自动将系统的参数整定出来，并自动实现其最优化。
●模块化和网络化伺服系统配置了标准的通讯接口(如RS-232或RS-442接口等)和专用的局网接口。这些接口的设置，显著的曾强的伺服单元与其它控制设备之间的互联能力，只需一根光缆或电缆就可以将数台，甚至数十台伺服单元与上位计算机连接成为整个数控系统，也可以通过串行口，与位置控制卡的数控模块相联。
本发明的主要技术功能1.输入请求播放磁带的编码、优先级、播放入口点、时长、是否指定录像机、指定录像机号。
2.查询播放请求根据播放请求将磁带按照优先级进行播放，优先级高的磁带优先操作。检测有无空闲录像机。如有空闲录像机，则直接把优先级高的磁带放入录像机，如未指定录像机，则系统选择有空闲录像机进行播放。
3.播放指定录像带播放单元的机械手根据系统提供的指定录像带存放的位置信息及条码信息在录像带存贮区通过机械手上的条码检测器扫描找到该录像带，确信无误后，取出录像带放入指定的专用录像机带仓内，并发出到位信号，进行播放。
4.取回指定录像带当录像机内的录像带使用完毕后需要取出时，根据管理计算机给出的信号，播放柜内的机器人从专用录像机内取出录像带，根据指定位置放在存放区内或是通过运输小车送回录像带库原位置。
本发明取得的有益效果是1.内置录像机，具备自动复制功能。录像带外借时，只借出复制版，减少人为损坏，实现了“母版带不出库”的管理。即母版带在播出系统内播放节目信号，借阅人根据所需要录制借阅内容。母版带播放完毕后由机械手自动取出送回原位置。
2.定期利用录像机闲置的时间，对库存录像带轮流自动进行快进和快退，防止录像带发生粘连等问题，采用密闭方式保存，达到保存录像带的防尘要求，保证录像带能够正常运行。
3.该系统与信息系统联网后，可以实现远程播放录像带内容。
4.利用内置录像机可以实现各电视台之间交换节目的定时录制。
以下结合附图和实施例对本发明作一详细的说明。
图1为播放柜主视图；图2为播放柜侧视图；图3为播放柜主视图A-A视图；图4为播放柜硬件控制系统构成示意图；图5为播放柜电气原理框图；图6为播放柜上位机通讯示意图；图7为播放柜软件系统结构示意图；图8为播放柜软件控制系统模块示意图；图9为播放柜录像带播放子程序流程图。
具体实施例方式
播放柜机械结构见图1～3∶1为播放柜柜体，2为录像带仓，3为机械手，4为录像机，5为录像带库的带仓小车，6为支架，7为机械手Z轴轨道，8为机械手手爪，9为条码扫描检测器，10为机械手Y轴轨道，11为机械手X轴轨道。
播放柜硬件控制系统构成见图441为自定义的控制设备的通讯协议，它是外部设备控制播放运行的控制界面，它采用RS422的通讯方式，42是内置工控机，43是设备驱动程序计算机总线连接的内置工控机内的PMAC卡，该卡可驱动多个电动机，完成复杂的控制任务，该卡本身有自己的控制系统软件，可以在本发明系统下编制PLC程序，两种程序配合可以完成多种运动的控制，44是导线直接连接的伺服驱动器，它是对PMAC发来的控制信号进行转换放大后驱动电动机，同时它还反馈电动机的运动信息给PMAC，45是电动机。
播放柜电气原理框图见图551电源开关为空气开关，52交流接触器，53保险，54滤波器滤去交流杂波，55变压器将380v的交流电压变为220v交流电压，56直流电源将交流电转变为24v直流电，57制动器当出现紧急事故时切断电源，58为X轴交流伺服放大器指挥机械手横向运动的驱动器，59为Z轴交流伺服放大器指挥机械手纵向运动的驱动器，510为Y轴交流伺服放大器指挥机械手前后运动的驱动器，511步进电机驱动板指挥手抓抓带的电机驱动，512保险，513隔离变压器用于电源的隔离，514滤波器滤去交流杂波，515直流电源将交流电转变为24v直流电，516直流电源将交流电转变为5v直流电，517工控机指挥系统工作的计算机，518上电指示灯系统通电后用于指示系统的各种状态，519继电器板用于各I/O口与信号控制板的隔离，520条码控制器用于控制条码扫描器，521为ACC8S数字信号控制板的接口板，522ACC8S数字信号控制板的接口板，523信号转换电路将数字控制板输出的信号转换为控制步进电机的信号。
播放柜上位机通讯见图661为工控机，62是工控机内的PMAC卡，63服务器内的MOXA卡，64是服务器，65是是录像机，如图所示工控机和录相机与服务器通过RS422接口进行通讯。
播放柜软件系统结构见图771为自定义的控制设备的接口协议，它是外部设备对播放柜的控制界面，通讯方式是RS422，72是VB程序，也是本发明系统的总控程序，主要有如下功能对指令进行解释，根据指令的内容进行功能调用(采用P变量调用底层功能)，通过RS422返回运动状态和结果，73是运行在PMAC卡上的程序，它是根据上层程序对P变量传递值的不同，执行相应的动作，动作执行的状态和结果也是通过P变量传递给上层的软件。
播放柜软件控制系统模块见图881为系统初始化模块，82是播放柜指令传输串口事件触发模块，83是定时器事件触发模块，84是磁带库同播放柜指令传输串口事件触发模块，85是条码数据查收事件触发模块，86是条码数据接收模块，87是磁带库指令接收模块，88是播放柜PMAC控制状态查询模块，89是播放柜指令接受模块，810是播放柜PMAC运动控制模块，811是条码查询控制模块，812指令预处理模块，813是指令检查模块，814是数据结构定义模块。其中811；812；813；814，是共享模块。
播放柜录像带播放子程序流程见图9；91显示播放申请单，92输入所有目的录像带编码、优先级、播放入口点、时长、是否指定录像机、指定录像机号，93查询录像带库小车位置和播放柜录像带存储区是否有空位，如无空位，等待更新记录，如有空位，94通知录像带库将小车开回录像带库并将指定录像带通过录像带库机械手放到小车上，95将小车移动到播放柜侧，96判断是否有空闲播放机，97有空闲播放机则播放柜机械手通过机械手上的条码检测器扫描找到该录像带并通过机械手将磁带放入录像机，98提示放入的录像带参数和时长，99没有空闲播放机则通过播放柜机械手上的条码检测器扫描找到该录像带并通过机械手将录像带放到播放柜录像带暂存区，910录像带小车是否为空如果不为空转回96；911录像带复制子程序入口，912显示所有播放的录像带状态，913查询有否空闲录像机，如果没有转入917，如果有，914查询是否有未被播放的录像带，如果没有转入917，如果有915将录像带放入录像机中并提示将目的带(空白带)放入录像机中，916显示录像带到预定入口点，录制在播放开始5秒钟后开始，917查询小车位置，在播放柜侧进入918，在录像带库侧返回91，918查询是否有播放完的录像带如果有进入919否则返回91，919查询小车上的空余位是否大于1，大于1则进入到920将录像带放入小车，否则921通知录像带库将小车录像带库将录像带放回库中然后返回91。
本发明的录像带播放系统接受电视台内部的控制计算机的命令，它根据命令的要求控制整个系统各个部分的动作，控制播放柜机机械手将录像带从播放柜的带仓或录像机或输送小车中取出放入等工作；向上级系统传输本系统运行状态信息。
权利要求
1.一种录象带自动播放系统，其特征在于，该播放系统是由主控计算机、多轴运动控制器PMAC、交流伺服系统、条码扫描检测器、系统电源、电气保护、状态显示、播放柜，系统控制软件组成。
2.一种为实现权利要求1所述的录象带自动播放系统的控制程序，其特征在于，所述的本发明的系统控制软件由系统初始化模块，播放柜指令传输串口事件触发模块，定时器事件触发模块，磁带库同播放柜指令传输串口事件触发模块，条码数据查收事件触发模块，条码数据接收模块，磁带库指令接收模块，播放柜PMAC控制状态查询模块，播放柜指令接受模块，播放柜PMAC运动控制模块，条码查询控制模块，指令预处理模块，指令检查模块，数据结构定义模块组成；该控制软件分为二层，第一层是运行在工控机里，第二层运行在PMAC卡里，第一层的程序采用VB编制，第二层采用PMAC自带的语言环境编制，主要为PLC程序和PROG程序；VB的程序处在软件系统的中间层，对外部设备采用VB自带的串行通讯控件进行通讯，对下面PMAC卡内的程序，使用PMAC的设备驱动动态连接库提供的软件接口，使用PMAC的系统变量进行系统消息传递。
3.根据权利要求1所述的录像带自动播放系统，其特征在于，所述的播放柜由柜体，录像机，支架，录像带仓，机械手，机械手手爪，机械手X轴轨道，机械手Y轴轨道，机械手Z轴轨道，条码扫描检测器组成；在播放柜上部设有放置准备播放的录像带小型带仓，下部设有专用录像机，播放柜前部设有取存录像带的X、Y、Z三自由度运动的机械手，该机械手由垂直升降Z轴，水平移动X轴，水平伸缩Y轴及机械手爪组成。
4.根据权利要求1、3所述的录像带自动播放系统，其特征在于，所述的机械手的自动控制系统1)采用点位式控制方式；2)采用二级计算机控制第一级由微型计算机担负系统监控、作业管理任务。第一级采集、运算的结果控制第二级，第二级采用一台工控机完成电器到机械运动的转化控制；3)采用智能的交流伺服控制技术交流伺服电机和交流伺服控制系统。
5.根据权利要求1、3所述的录像带自动播放系统，其特征在于，所述的条码扫描检测器安装在机械手上。
全文摘要
本发明属于广播电视媒体资产管理调控领域，特别涉及一种电视台录像带自动播放系统。本发明的特征是由主控计算机、多轴运动控制器PMAC、交流伺服系统、条码扫描检测器、系统电源、电气保护、状态显示、播放柜，系统控制软件组成。本发明实现了自动化机械手及其专用控制系统的一体化。机械手可以通过专用控制系统的控制把录像带放置指定录像机中，也可以从指定录像机中取出录像带。实现录像带的录制和播放等再利用功能，这一功能受制于专用控制系统的控制。这套专用控制系统不仅可以准确记录录像带的位置、机械手状态、录像机中的状态等数据，而且还可以接受外部软件系统的控制，与其他计算机系统实现联网。
文档编号G11B33/04GK1763856SQ20041008384
公开日2006年4月26日 申请日期2004年10月20日 优先权日2004年10月20日
发明者徐威, 季小军, 王东向, 袁辉, 张蔷, 吴疆, 吴建国, 刘国华 申请人:中央电视台, 北京寰信通科技有限公司