一種激光跟蹤儀的通信控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種激光跟蹤儀的通信控制電路，該電路主要用于激光跟蹤儀的跟蹤位置閉環(huán)控制及與伺服驅(qū)動(dòng)單元和上位機(jī)的通信，也可用于其它精密機(jī)電通信控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]激光跟蹤儀具有測(cè)量范圍大、精度高、動(dòng)態(tài)性能好、實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量等特點(diǎn)，在航空航天、軌道交通、船舶制造等高端智能制造業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。它不僅可對(duì)空間靜態(tài)目標(biāo)進(jìn)行高精度三維測(cè)量，而且還可對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤測(cè)量。
[0003]通信控制電路作為激光跟蹤儀精密伺服系統(tǒng)的核心單元之一，其主要功能是完成精密跟蹤位置閉環(huán)控制、電源模塊開關(guān)及邏輯控制、PMW脈寬調(diào)制、CanOPEN通信及DA輸出，與上位機(jī)TCP/IP通信以及與數(shù)據(jù)采集單元的并行通信。通信控制電路設(shè)計(jì)既要考慮針對(duì)跟蹤儀的專用性，又要兼顧針對(duì)電路一般調(diào)試、通信的通用性，其設(shè)計(jì)的好壞直接影響跟蹤控制性能、通信可靠性以及調(diào)試效率。
[0004]激光跟蹤儀的精密伺服系統(tǒng)是強(qiáng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，控制策略及算法較復(fù)雜、控制頻率高、數(shù)據(jù)通信量大，通信控制電路依賴單一的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)模塊無法實(shí)現(xiàn)雙電機(jī)的電流、速度、位置三閉環(huán)一體化控制與實(shí)時(shí)通信。為減輕運(yùn)算負(fù)擔(dān)，同時(shí)考慮到電路單元的穩(wěn)定性、靈活性和功能完備性，通常將控制閉環(huán)中體現(xiàn)和決定控制精度的最外層閉環(huán)與通信功能合并作為獨(dú)立模塊進(jìn)行研發(fā)。但是目前，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的激光跟蹤儀中伺服控制電路仍具有以下不足:(I)沒有CANopen、TCP/IP、并行通信與DA的一體化通信控制功能；
(2)受硬件和控制算法影響控制頻率較低；(3)沒有對(duì)伺服系統(tǒng)電源模塊的順序啟?；蜻壿嬁刂乒δ?；(4)電路可測(cè)試性設(shè)計(jì)欠缺，調(diào)試及故障排查不便；(5)通用性擴(kuò)展功能不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種激光跟蹤儀的通信控制電路，以增強(qiáng)通信控制功能和/或改善電路擴(kuò)展性。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種激光跟蹤儀的通信控制電路，包括數(shù)字信號(hào)處理器、AD采集模塊、霍爾信號(hào)采集模塊、通信模塊、信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于，所述通信控制電路的數(shù)字信號(hào)處理器控制部分僅承擔(dān)算法中最外層位置閉環(huán)控制，速度與電流閉環(huán)控制在經(jīng)由所述通信模塊在外部伺服驅(qū)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)。
[0007]其中，所述通信控制電路通過XINTF讀取同步數(shù)據(jù)采集與通信單元寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)，通過CANopen總線獲取伺服電機(jī)相關(guān)信息，并通過TCP/IP上傳到上位機(jī)。
[0008]其中，所述通信控制電路還包括可測(cè)試性模塊，所述可測(cè)試性模塊預(yù)留了電源、時(shí)鐘、控制、輸入信號(hào)的測(cè)試點(diǎn)，預(yù)留了狀態(tài)指示燈監(jiān)視電路子模塊和整體運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)留了邏輯分析儀測(cè)試模塊同步監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、地址和控制時(shí)序信號(hào)。
[0009]其中，所述通信控制電路還包括光電隔離模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)跟蹤儀伺服單元電源模塊和其他分系統(tǒng)電源模塊的時(shí)序控制，控制時(shí)序在電路的軟件程序中預(yù)先設(shè)定，程序啟動(dòng)或關(guān)閉后自動(dòng)執(zhí)行，同時(shí)支持上位機(jī)直接進(jìn)行操作控制。
[0010]其中，所述通信控制電路劃分為XINTF并行通信、TCP/IP通信模塊、1及狀態(tài)指示、eCan通信、DA輸出控制、電源時(shí)序控制模塊，各模塊相對(duì)獨(dú)立，并預(yù)留進(jìn)行統(tǒng)一狀態(tài)指不的信號(hào)。
[0011]其中，所述通信控制電路具備較強(qiáng)的擴(kuò)展功能，預(yù)留了 PWM調(diào)制、編碼器數(shù)據(jù)捕獲、AD采集、霍爾信號(hào)采集、RS232通信模塊。
[0012]其中，所述通信控制電路對(duì)于實(shí)時(shí)性要求不高的伺服單元時(shí)直接作為電流、速度、位置三閉環(huán)一體化控制與通信單元。
[0013]由此可見，本發(fā)明與以往的單純通信或控制系統(tǒng)相比，具有完備的一體化的功能，其中控制部分僅承擔(dān)算法中最外層位置閉環(huán)控制，分解后運(yùn)算量和實(shí)時(shí)性有所降低，為采用先進(jìn)控制算法和提高控制頻率奠定了硬件基礎(chǔ)；通信形式豐富，既支持多路并行通信，也支持RS232等串口通信和TCP/IP、CANopen網(wǎng)絡(luò)通信；設(shè)計(jì)了 16位的DA模塊，可以同時(shí)控制6路驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)；采用模塊化設(shè)計(jì)，電路按功能進(jìn)行模塊劃分，降低彼此間的影響；引入可測(cè)試性設(shè)計(jì)，以加強(qiáng)各模塊與整體的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視，提高調(diào)試及故障排查效率；針對(duì)跟蹤儀電控系統(tǒng)電源系統(tǒng)復(fù)雜的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了電源邏輯控制模塊，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電源模塊的開關(guān)控制；考慮到DSP的資源較為豐富，為兼顧通用性，預(yù)留了多個(gè)接口和擴(kuò)展功能，對(duì)于實(shí)時(shí)性要求不高的伺服系統(tǒng)，可以直接作為電流、速度、位置三閉環(huán)一體化控制與通信單元使用。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的激光跟蹤儀驅(qū)動(dòng)控制電路的原理圖；
[0015]圖2是本發(fā)明的DSP引腳配置及JTAG接口設(shè)計(jì)示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明的中斷處理同步時(shí)鐘信號(hào)示意圖；
[0017]圖4是本發(fā)明的與同步數(shù)據(jù)采集與通信電路的并行數(shù)據(jù)讀寫電路設(shè)計(jì)示意圖；
[0018]圖5是本發(fā)明的AD米集電路設(shè)計(jì)不意圖；
[0019]圖6是本發(fā)明采用光電隔離模塊的電源時(shí)序控制電路示意圖；
[0020]圖7是本發(fā)明的主要可測(cè)試性接口的配置示意圖；
[0021]圖8是本發(fā)明的與上位機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信接口原理圖；
[0022]圖9是本發(fā)明的與上位機(jī)的串口通信電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖10是本發(fā)明的角度捕獲電路原理圖；
[0024]圖11是本發(fā)明的雙eCAN通信接口電路原理圖；
[0025]圖12是本發(fā)明的DA輸出控制接口原理圖；
[0026]圖13是本發(fā)明的與上位機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信接口原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0028]本發(fā)明的通信控制電路包括:數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)以及AD采集模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊、可測(cè)試性模塊等外圍輔助模塊。本發(fā)明的通信控制電路包括以下設(shè)計(jì)要占.V.
[0029](I)通信控制電路通過XINTF讀取同步數(shù)據(jù)采集與通信單元寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)，通過CANopen總線獲取伺服電機(jī)相關(guān)信息，并通過TCP/IP上傳到上位機(jī)。同時(shí)，接收上位機(jī)的指令、參數(shù)更新信息并發(fā)送到同步數(shù)據(jù)采集與通信單元及其他單元。通信控制單元由實(shí)時(shí)獲取的角度、脫靶量信息結(jié)合相關(guān)控制策略進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算并將結(jié)果通過DA模塊發(fā)送到伺服驅(qū)動(dòng)單元。通信控制單元由外部信號(hào)觸發(fā)一個(gè)通信控制過程。
[0030](2)通信控制電路專門設(shè)計(jì)了可測(cè)試性模塊，預(yù)留了電源、時(shí)鐘、控制、輸入信號(hào)的測(cè)試點(diǎn)，預(yù)留了狀態(tài)指示燈監(jiān)視電路子模塊和整體運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)留了邏輯分析儀測(cè)試模塊同步監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、地址和控制時(shí)序信號(hào)。
[0031](3)通信控制電路專門設(shè)計(jì)光電隔離模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)跟蹤儀伺服單元電源模塊和其他分系統(tǒng)電源模塊的時(shí)序控制?？刂茣r(shí)序在電路的軟件程序中預(yù)先設(shè)定，程序啟動(dòng)或關(guān)閉后自動(dòng)執(zhí)行，同時(shí)支持上位機(jī)直接進(jìn)行操作控制。
[0032](4)通信控制電路劃分為XINTF并行通信、TCP/IP通信模塊、1及狀態(tài)指示、eCan通信、DA輸出控制、電源時(shí)序控制等模塊，各模塊相對(duì)獨(dú)立，并預(yù)留進(jìn)行統(tǒng)一狀態(tài)指示的信號(hào)。
[0033](5)通信控制電路具備較強(qiáng)的擴(kuò)展功能，預(yù)留PWM調(diào)制、編碼器數(shù)據(jù)捕獲、AD采集、霍爾信號(hào)采集、RS232通信模塊，對(duì)于實(shí)時(shí)性要求不高的伺服單元，可以直接作為電流、速度、位置三閉環(huán)一體化控制與通信單元。
[0034]下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步的闡述說明。
[0035]本發(fā)明的通信控制電路，主要由DSP和網(wǎng)絡(luò)芯片