(1.山東現(xiàn)代學(xué)院 山東 濟(jì)南 270200；2.山東德輝光伏科技有限公司 山東 棗莊 277300)

激光對(duì)焦在車輛橋梁矯正上的應(yīng)用

宋嬌1孟德奇2

(1.山東現(xiàn)代學(xué)院山東濟(jì)南270200；2.山東德輝光伏科技有限公司山東棗莊277300)

現(xiàn)代社會(huì)人們對(duì)汽車的需求量日益增加，安全性與舒適度也成為消費(fèi)者關(guān)注的焦點(diǎn)，汽車的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都日益提升改進(jìn)。車輛橋梁矯在汽車生產(chǎn)中是比較重要的部分，對(duì)車輛的運(yùn)行及安全較為關(guān)鍵。在以往車輛橋梁矯正加工生產(chǎn)線上，多采用人工對(duì)焦方式，通過單純的人眼對(duì)焦以確定車輛的正確矯正。這樣的對(duì)焦方式不但工人容易疲憊且容易產(chǎn)生誤差，會(huì)使得生產(chǎn)效率與質(zhì)量受到影響。因此，針對(duì)汽車橋梁矯正中的實(shí)際需要，提出利用激光完成車輛橋梁對(duì)焦的應(yīng)用。

激光具單色性、方向性和相干性。利用激光的特點(diǎn)及車輛橋梁矯正的實(shí)際應(yīng)用，設(shè)計(jì)了激光對(duì)焦裝置，該裝置主要分為三大部分：激光的發(fā)射與接收部分，單片機(jī)以及上位機(jī)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)部分。激光發(fā)射裝置與激光接收裝置各兩個(gè)，利用它們發(fā)出的信號(hào)驗(yàn)證對(duì)焦是否成功，同時(shí)單片機(jī)進(jìn)行鍵盤掃描、檢測(cè)信號(hào)、發(fā)聲、控制LED顯示、計(jì)數(shù)以及與上位機(jī)通信等功能。此外上位機(jī)能從單片機(jī)部分獲得數(shù)據(jù)，并形成表格，清晰的記錄工人的工作歷史，方便質(zhì)量監(jiān)督管理。

一、激光發(fā)射部分

該設(shè)計(jì)中，激光管外形尺寸為9*16mm，鐳射波長(zhǎng)為650nm,它們的工作電壓為直流3V，工作電流為16mA,工作溫度為0-40度，并且有50mW左右的輸出功率。整個(gè)發(fā)射與接收裝置接收性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，而且較高可靠性。

激光發(fā)射裝置由調(diào)制管、放大器、激光發(fā)射管等部分組成。調(diào)制管調(diào)制出頻率為180KHz的震蕩波后，經(jīng)過三極管放大，然后由激光發(fā)射管發(fā)射出激光。該裝置有兩個(gè)激光發(fā)射裝置，在汽車的兩側(cè)分別設(shè)置激光發(fā)射部分以實(shí)現(xiàn)兩側(cè)精準(zhǔn)對(duì)焦。

二、激光接收部分

激光接收部分由接收管、濾波電容及數(shù)字信號(hào)接收口等組成。接收部分由一個(gè)相匹配180KHz的接收管接收光強(qiáng)，經(jīng)電容濾波后直接接入單片機(jī)，檢測(cè)返回電壓的高低，以確定對(duì)焦是否成功。

同激光發(fā)射裝置一樣，激光接收裝置也為左右兩個(gè)，左側(cè)的激光發(fā)射裝置與右側(cè)的激光接收裝置在同一水平線上，當(dāng)車的橋梁真正矯正到正確位置時(shí)兩個(gè)激光接收裝置才會(huì)同時(shí)接收到發(fā)射的激光，單片機(jī)才會(huì)做出反應(yīng)。

三、鎖存器

鎖存器是一種對(duì)脈沖電平敏感的存儲(chǔ)單元電路，它們能夠在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。鎖存即是將信號(hào)暫時(shí)存儲(chǔ)以維持某種電平狀態(tài)。其主要功能是緩存此外還能完成驅(qū)動(dòng)問題，最后是解決一個(gè)I/O口既能輸入又能輸出的問題。

在LED和數(shù)碼管顯示中，要維持某個(gè)數(shù)據(jù)的顯示需要持續(xù)的快速的刷新。尤其是在四段八位數(shù)碼管等需要選通的顯示設(shè)備上，大概每三十毫秒就需要進(jìn)行一次刷新，這樣大大占用了處理器的時(shí)間，消耗了處理器的功耗及處理能力。而鎖存器的使用可以大大緩解處理器在這方面的壓力。處理器將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱鎯?chǔ)器后，鎖存器將其鎖存而且輸出引腳會(huì)一直保持?jǐn)?shù)據(jù)狀態(tài)直到下一次新的鎖存數(shù)據(jù)為止。

選用74hc537為鎖存器，OE為輸出使能端，LE為數(shù)據(jù)鎖存使能端，Dn表示第n路輸入數(shù)據(jù)，On表示第n路輸出數(shù)據(jù)。當(dāng)OE為1時(shí)無論LE為何值，輸出端為高阻態(tài)；當(dāng)OE為0，LE為1時(shí)輸出端保持不變；當(dāng)OE為0、LE為1時(shí)輸出數(shù)據(jù)等于輸入數(shù)據(jù)。在實(shí)際操作中，令OE為0，先將數(shù)據(jù)從單片機(jī)的口線上輸出到Dn,然后再將LE電平依次變?yōu)?-1-0，這時(shí)數(shù)據(jù)就鎖存在On上了，此時(shí)輸入的數(shù)據(jù)也影響不到所存的數(shù)據(jù)，這樣就完成了數(shù)據(jù)的鎖存。

四、LED顯示

LED顯示在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用越來越廣泛，LED顯示屏具有以下優(yōu)點(diǎn)：亮度高、壽命長(zhǎng)、視角大、易于計(jì)算機(jī)接口連接。LED是由若干個(gè)發(fā)光二級(jí)管組成的顯示字段的顯示器。在實(shí)際應(yīng)用中LED顯示都是多位的，多位LED顯示有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方式。所謂靜態(tài)顯示就是某位字符的二極管恒定導(dǎo)通或截止，需要每個(gè)顯示位都需要一個(gè)8位的輸出口控制，占用資源較多。而動(dòng)態(tài)顯示則不同，它是逐個(gè)循環(huán)點(diǎn)亮各位顯示器。

為實(shí)現(xiàn)多位顯示器的動(dòng)態(tài)掃描，要給顯示器提供段的輸入同時(shí)也要對(duì)顯示器的位加以控制。因此，LED燈的接口電路需要8條段碼控制口和輸出位控制口兩個(gè)部分。用P3口的寫信號(hào)與P2口共同作為L(zhǎng)ED燈的位選輸出口，用P0口作為段碼控制口。這樣，用逐位掃描顯示方式，從段選口送出某位的LED字型碼然后位選該位，并且延遲一段時(shí)間，然后選通下一位，直到所有位掃描完成。

五、鍵盤部分

該應(yīng)用要求工人上班工作時(shí)輸入工號(hào)以記錄工作情況，因此鍵盤的設(shè)計(jì)必不可少。鍵盤是一組按鍵組合，是最常用的單片機(jī)輸入設(shè)備。工作人員可以通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話。

在矩陣按鍵中，只需m條行線和n條列線就能組成m×n個(gè)按鍵的鍵盤，在本設(shè)計(jì)中需要用到0-9這十個(gè)按鍵，所以相應(yīng)的定義十個(gè)按鍵即可。

六、上位機(jī)部分

上位機(jī)部分對(duì)工人的工作情況有一個(gè)較為詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)，可以通過上位機(jī)查詢以往工作情況，包括工人工號(hào)、不同時(shí)段的工作數(shù)量及全部數(shù)量統(tǒng)計(jì)。

界面分為兩大部分，如圖1所示，左側(cè)為串口設(shè)置，在這里可以設(shè)置串口、波特率、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位以及停止位。點(diǎn)擊打開串口，即可對(duì)下位機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，得到所需信息。右側(cè)為操作窗口，首先它顯示了當(dāng)前的時(shí)間。

另外，查詢方式分為兩種：按工號(hào)查詢和按姓名查詢，輸入工號(hào)或姓名然后點(diǎn)擊查詢即可顯示該工人的工作歷史，當(dāng)輸入的名字沒有統(tǒng)計(jì)在數(shù)據(jù)庫中時(shí)就會(huì)彈出“您輸入的姓名不存在”窗口。點(diǎn)擊打印報(bào)表即可將上位機(jī)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)打印出來；點(diǎn)擊生產(chǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)即可顯示全部生產(chǎn)數(shù)量。

圖1 上位機(jī)顯示界面

當(dāng)打開電源開始工作，要求工人先通過鍵盤輸入工號(hào)，以便進(jìn)行記錄。當(dāng)車輛兩側(cè)的激光接收裝置同時(shí)接收到發(fā)射的激光時(shí)，表示對(duì)焦成功。單片機(jī)通過對(duì)兩個(gè)相應(yīng)工作口的檢測(cè)確定對(duì)焦的成功與否，當(dāng)對(duì)焦成功時(shí)單片機(jī)將連接喇叭的接口置高電平使得喇叭發(fā)出聲音，以發(fā)聲信號(hào)的形式表示對(duì)焦成功。

該應(yīng)用很好的解決了車輛橋梁矯正中的現(xiàn)實(shí)問題，保證對(duì)焦準(zhǔn)確性，同時(shí)對(duì)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，方便監(jiān)督管理，很好的提高了工作效率。

[1]郭文川.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2007.

[2]孫育才.MCS-51系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用[M].南京：東南大學(xué)出版社，2004.

宋嬌(1988-)，女，漢族，山東泰安，碩士研究生，山東現(xiàn)代學(xué)院，研究方向電氣工程自動(dòng)化，控制理論，電路分析，電工電子技術(shù)以及配電網(wǎng)設(shè)備研究；孟德奇(1989-)，男，漢族，山東棗莊，本科，山東德輝光伏科技有限公司，研究方向太陽能發(fā)電，逆變器、最大效率跟蹤，新能源市場(chǎng)開發(fā)及拓展。