一種基于LabVIEW的多電機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于視覺測(cè)量領(lǐng)域，特別涉及一種基于LabVIEW的多步進(jìn)電機(jī)協(xié)同控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在視覺測(cè)量技術(shù)中，為了提高測(cè)量的精度和效率，在數(shù)據(jù)拼接、尺寸測(cè)量中通常需要輔助靶標(biāo)?；诰€激光的輔助靶標(biāo)具有精度高，實(shí)施方便等優(yōu)點(diǎn)，在視覺測(cè)量中廣泛應(yīng)用。但是，視覺測(cè)量中不同階段對(duì)輔助激光光條的組合形式及光條之間間距要求不同，需要根據(jù)實(shí)際測(cè)量的進(jìn)程進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。
[0003]目前對(duì)于多個(gè)步進(jìn)電機(jī)的協(xié)調(diào)控制多基于單片機(jī)芯片設(shè)計(jì)控制電路，成本較低，靈活性好，但是由于單片機(jī)本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在工業(yè)環(huán)境尤其是惡劣工況下穩(wěn)定性較差，無法滿足可靠穩(wěn)定的需求。2008年6月賀洪江等在期刊《工礦自動(dòng)化》上發(fā)表“基于DSP的多電機(jī)控制系統(tǒng)” 一文，采用I片DSP芯片對(duì)2臺(tái)異步電機(jī)進(jìn)行控制，并利用SVPffM方法對(duì)電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速，該方法具有較高的性價(jià)比。但是本身電路較復(fù)雜，系統(tǒng)穩(wěn)定性不高，控制電機(jī)數(shù)目較少。在專利公告號(hào)為CN 103116318名稱為“一種機(jī)器人多軸同步控制方法”的專利中，利用插補(bǔ)軟件與小型PLC硬件平臺(tái)組成控制系統(tǒng)，由插補(bǔ)軟件控制PLC向各個(gè)電機(jī)發(fā)送脈沖，從而對(duì)多個(gè)電機(jī)進(jìn)行控制。該方法成本較低，但是由于PLC本身脈沖輸出口很少，在控制較多電機(jī)時(shí)需要多個(gè)PLC共同工作，成本較高，且會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)冗余，影響使用便捷性。因此，需要一種新的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)步進(jìn)電機(jī)的快速穩(wěn)定控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，發(fā)明一種基于LabVIEW的多電機(jī)控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)由硬件部分與軟件部分構(gòu)成，軟件部分基于LabVIEW編程平臺(tái)編寫控制程序及系統(tǒng)界面，利用該系統(tǒng)控制相關(guān)硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)步進(jìn)電機(jī)的協(xié)同控制，使與其相連的相關(guān)機(jī)械設(shè)備能夠投射出三種模式的光條組合，并快速穩(wěn)定地進(jìn)行切換，同時(shí)能夠?qū)Ω鞴鈼l之間的間距實(shí)現(xiàn)聯(lián)合調(diào)節(jié)及單根光條位置的獨(dú)立調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)可以方便穩(wěn)定地控制多臺(tái)步進(jìn)電機(jī)同步協(xié)調(diào)工作，有效提尚視覺測(cè)量的效率。
[0005]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種基于LabVIEW的多電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，控制系統(tǒng)由硬件部分與軟件部分構(gòu)成；硬件部分包括電源7、工作站1、通信板卡2、PXIExpress機(jī)箱3、計(jì)數(shù)器卡4、驅(qū)動(dòng)器5、步進(jìn)電機(jī)6、輔助電源8 ;電源7與工作站I和PXIExpress機(jī)箱3相連，工作站I通過通信板卡2與PXI Express機(jī)箱3進(jìn)行通訊，計(jì)數(shù)器卡
4與PXI Express機(jī)箱3輸出端連接，并將控制信號(hào)傳輸至驅(qū)動(dòng)器5，驅(qū)動(dòng)器5再將脈沖信號(hào)和方向信號(hào)發(fā)送至步進(jìn)電機(jī)6，實(shí)現(xiàn)控制；輔助電源8與驅(qū)動(dòng)器5相連，為其提供24V直流電壓；
[0006]軟件部分是基于LabVIEW平臺(tái)開發(fā)的，通過硬件部分實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)步進(jìn)電機(jī)的協(xié)同控制；軟件部分包括常用功能模塊1、間距調(diào)節(jié)模塊I1、參數(shù)設(shè)置模塊III和急停模塊IV ;
[0007]常用功能模塊I由對(duì)陣列架內(nèi)部多臺(tái)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)的陣列架間距調(diào)節(jié)a和陣列架平移調(diào)節(jié)b以及對(duì)陣列架整體進(jìn)行調(diào)節(jié)的陣列架模式c構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合調(diào)節(jié)功能；陣列架間距調(diào)節(jié)a用來調(diào)整左右陣列架激光光條之間的間距的增大或縮小，陣列架平移調(diào)節(jié)b用來實(shí)現(xiàn)激光光條整體俯仰或水平方向的移動(dòng)；陣列架模式c是控制左右陣列架的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)水平光條、豎直光條以及交叉網(wǎng)格三種模式的切換；
[0008]間距調(diào)節(jié)模塊II對(duì)每個(gè)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行獨(dú)立調(diào)節(jié)，包括左陣列架間距微調(diào)d、右陣列架間距微調(diào)e和陣列架工作模式f ;對(duì)每根光條的位置以及兩個(gè)陣列架旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行微調(diào)；
[0009]參數(shù)設(shè)置模塊III用來設(shè)置常用功能模塊I和間距調(diào)節(jié)模塊II中每次單擊所控制各種型號(hào)步進(jìn)電機(jī)的單步脈沖數(shù)和脈沖頻率，以調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)單步旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)速度；
[0010]急停模塊IV內(nèi)嵌于所有其他模塊中，用來迅速切斷所有信號(hào)，在發(fā)生意外情況前立即停止所有電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，使設(shè)備穩(wěn)定在當(dāng)前位置，防止意外情況的發(fā)生；
[0011]軟件的控制流程是:首先檢測(cè)急停程序是否觸發(fā)，如果觸發(fā)，則立即切斷所有信號(hào)，程序停止；反之，則控制系統(tǒng)處于就緒狀態(tài)；在控制系統(tǒng)界面上單擊任一按鈕，即會(huì)對(duì)應(yīng)生成一個(gè)簇文件，該文件包含有事件、方向、脈沖數(shù)和脈沖頻率的信號(hào)，在系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定了所有可能產(chǎn)生的控制信號(hào)，這些預(yù)設(shè)信號(hào)同樣為簇文件，包含事件、方向、脈沖數(shù)和脈沖頻率的相關(guān)信息，在接收到控制面板發(fā)來的信號(hào)后，系統(tǒng)首先根據(jù)所接收信號(hào)中包含的事件信息查找所有預(yù)設(shè)信號(hào)中的事件信息并與之匹配，然后將匹配成功的預(yù)設(shè)信號(hào)中所包含的事件、方向、脈沖數(shù)和脈沖頻率的信息作為一個(gè)新的簇文件傳輸至下一個(gè)判斷系統(tǒng)；用同樣的方法，利用信號(hào)內(nèi)部包含的事件信息從系統(tǒng)預(yù)設(shè)控制信號(hào)中提取與之匹配的信號(hào)，成功后將包含方向、脈沖數(shù)和脈沖頻率的信號(hào)發(fā)送至計(jì)數(shù)器卡4，計(jì)數(shù)器卡4按信號(hào)中所包含的控制信息向驅(qū)動(dòng)器5發(fā)射相應(yīng)脈沖，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制；程序執(zhí)行過程中，會(huì)始終檢測(cè)急停程序是否觸發(fā)，如果觸發(fā)會(huì)立即切斷所有信號(hào)，使系統(tǒng)停止運(yùn)行。
[0012]本發(fā)明的有益效果是基于LabVIEW開發(fā)了一個(gè)多電機(jī)的協(xié)同控制系統(tǒng)，程序簡(jiǎn)單，操作方便，與利用單片機(jī)、PLC等設(shè)備來控制相比具有更好的穩(wěn)定性和便捷性，可以高效方便地對(duì)多個(gè)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)視覺測(cè)量中光條投射模式的快速切換以及各光條之間間距和位置的協(xié)同及獨(dú)立調(diào)節(jié)，提高了視覺測(cè)量的效率。
【附圖說明】
[0013]圖1為控制系統(tǒng)硬件連接圖，其中，1-工作站，2-通信板卡，3-PXI Express機(jī)箱，4-計(jì)數(shù)器/定時(shí)器板卡，5-驅(qū)動(dòng)器，6-步進(jìn)電機(jī)，7-電源，8-輔助電源。
[0014]圖2為常用功能模塊I的軟件控制界面，其中，1-常用功能模塊，I1-間距調(diào)節(jié)模塊，II1-參數(shù)設(shè)置模塊，IV -急停模塊，a-陣列架間距調(diào)節(jié)，b-陣列架平移調(diào)節(jié)，C-陣列架模式。
[0015]圖3為間距調(diào)節(jié)模塊II的軟件控制界面，其中，I1-間距調(diào)節(jié)模塊，d-左陣列架間距微調(diào)，e-右陣列架間距微調(diào)，f-陣列架工作模式。
[0016]圖4為參數(shù)設(shè)置模塊III的軟件控制界面，其中，II1-參數(shù)設(shè)置模塊，g-42步進(jìn)電機(jī)，h-57步進(jìn)電機(jī)。
[0017]圖5為軟件的控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0019]實(shí)施例中，采用十臺(tái)線激光器，要求其能投射出豎直平行光條、水平平行光條以及交叉網(wǎng)格三種光條組合形式，并且能夠快速對(duì)光條之間的間距和位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。機(jī)械裝置方案是將十臺(tái)激光器平均分為兩組，并將其分別固定于兩個(gè)機(jī)械架中，分別稱為左陣列和右陣列，當(dāng)兩陣列激光器均水平放置時(shí)，十臺(tái)激光器投射光條均為水平光條，即實(shí)現(xiàn)了水平光條的投射模式。如果利用電機(jī)將左陣列的五臺(tái)線激光器整體旋轉(zhuǎn)90°，則左陣列上的線激光器將投射出5條豎直平行光條，與右陣列的水平光條投射在一起即形成交叉網(wǎng)格的形式。同理再利用電機(jī)將右陣列的五臺(tái)線激光器同樣旋轉(zhuǎn)90°，使其均處于豎直狀態(tài)，則十臺(tái)線激光器均投射豎直光條，即實(shí)現(xiàn)了豎直平行光條投射模式。另外，在兩個(gè)陣列架內(nèi)部，每一個(gè)線激光器下方都連接有一個(gè)間距調(diào)節(jié)裝置，每一個(gè)間距調(diào)節(jié)裝置都連接有一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，并且可以將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為線激光器的俯仰運(yùn)動(dòng)，從而改變投射光條的位置。為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)械裝置的靈活協(xié)調(diào)控制，需要一種多電機(jī)協(xié)同控制方法，同時(shí)對(duì)12臺(tái)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行協(xié)同控制，完成三種光條投射模式的靈活轉(zhuǎn)換和各光條之間間距和位置的聯(lián)合調(diào)節(jié)及每根光條位置的單獨(dú)調(diào)節(jié)。
[0020]附圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，控制系統(tǒng)由硬件部分和軟件部分組成，硬件部分包括電源7、工作站1、PXI Express機(jī)箱3、通信板卡2、計(jì)數(shù)器/定時(shí)器板卡4、驅(qū)動(dòng)器5、步進(jìn)電機(jī)6、輔助電源8。電源7與工作站I和PXI Express機(jī)箱3相連，工作站I通過通信板卡2與PXI Express機(jī)箱3通訊，計(jì)數(shù)器卡4與PXI Express機(jī)箱3輸出端連接，控制信號(hào)通過計(jì)數(shù)器卡4傳輸至驅(qū)動(dòng)器5，驅(qū)動(dòng)器5再將脈沖信號(hào)和方向信號(hào)發(fā)送至步進(jìn)電機(jī)6，