（机械电子工程专业论文）小车定位智能测控系统设计.pdf

电子科技大学硕士论文 摘要 本文阐述的小车定位锼能测控系统，是用于特殊场合的智能测试系统。为了 渡小车内精密仪器怼实验瑷场遗李亍壤碜豹实嚣测量热逡踅襄款售号传送，系统要 求控制一个装载这些仪器的小车在4 8 m 的密封管道内，快速移动和准确定位， 并将小车所襁的位置准确瓣误地传送到计算机，通道图形界面演永给用户。装载 仪器的小车不仅要运行平稳、防止碰撞秘冲击，还要采取屏蔽措施，因此对小车、 鞔遒、涪车篱等辊棱帮分魏瓣设计氇都裔较高酶要求。 本文着嫩说明了系统的硬件设计，软件设计以及主要的机械构件设计三部 分。系统采用了闼环控制，差要控制硬件包括步进电极、t m 4 8 3 混合式步进电机 鬻动器、d m c 3 0 0 a 多逶滚穰控潮卡、磺牮p c i1 7 5 0d g i t a li oc a r d 、迸毒亍缱黉 测量的旋转编码器等。软件设计采用w i n d o w s 2 0 0 0 操作系统，以v i s u a lc + + 6 , 0 作为编程工舆，主要应用彩线程、d l l 、通用控件等软件技术进行代码和模块的 设诗，实瑰了茂单逶搭豹操作雾嚣、实砖戆数撂采集辍及灌确豹系统定袋等功憨。 系统的机械部分主要包括小车、管道、舞降台、收放电缆机构等，结合系统设计 要求、设计擞产成本、装话已难易程度、工作现场情况等因素，采取优化设计。 零项曩涉及到电气设诗、获件开发、搬辕裁造甾多方蘑静专业躲识，是一个 覆盖瑟比较广豹工程项霹。本文按照明确设计任务、攮出设计准捌、确定控制方 案、模块实现、完成系统联调的步骤和恩路，对小翠定位智能测试系统的设计姆 实现进行了绷致、深刻的说明。 荚键词：闭环控制，步迸融龇蝰制卡，数摆采集 电子科技大学硕士论文 a b s t i - a c t t h es y s t e mo fd o l l ya u t o m a t i cl o c a t i n gf o rt e s t i n ga n dm e a s u r i n gw e d e s c r i b e d h e r ei su s e dt oa u t o m a t i c a l l yt e s ta n dm e a s u r ei ns o m es p e c i f i cp h y s i c a le n v i r o n m e n t t h e r ea r es o m ep r e c i s ei n s t r u m e n t s ，a n dw eh o p et h e yc a nt e s tt h ee x p e r i m e n t s e n v i r o n m e n tw h e r et h e r ei sn o b o d ya n ds e n dt h ed a t ab a c kt ot h ec o m p u t e rf a ra w a y i nr e a lt i m e w ed e s i g n e dad o l l yt ol o a dt h e s ei n s t r u m e n t s ，as e a l e dp i p e4 8m e t e r s l o n gl e a d i n gt o t h e e x p e r i m e n ts c e n e ，a ni n s t r u m e n t t o p l a c e t h ep o l y , al i f t i n g i n s t r u m e n tt or a i s eo rl a n dt h ed o l l ya n do t h e rm e c h a n i c a lp a r t s i nt h i ss y s t e mt h e d o l l ym u s tb ea b l et o m o v eq u i c k l ya n dl o c k ep r e c i s e l yi nt h ep i p e ，a n ds e n di t s a c t u a lp o s i t i o nt ot h ec o m p u t e ra c c u r a t e l y , w h i c hw i l lb es h o w e di nt h eg r a p h i c a l i n t e r f a c ei m m e d i a t e l y m a i n l yt h e r e a r et h r e e p a r t s i nt h e p a p e r , t h ed e s i g n i n g o fh a r d w a r e t h e d e s i g n i n g o f t h es o f t w a r ea n dt h e d e s i g n i n go f t h em e c h a n i c a lp a r t s i n t h es y s t e m ，w e c h o o s ec l o s e dl o o pc o n t r 0 1 t h eh a r d w a r e p a r t si n c l u d es t e p p i n gm o t o r s ，t h ed r i v e so f s t e p p i n gm o t o r , t h ec o n t r o l l i n gc a r do fs t e p p i n gm o t o r , p c id i g i t a ly oc a r d ，r o t a r y e n c o d e ra n ds oo n t h es o f t w a r ei sd e s i g n e di nt h eo so fw i n d o w s 2 0 0 0 ，w i t hv i s u a l c + + 6 0 t h em a i ns o f t w a r e t e c h n i q u ei n c l u d e sm u l t i t h r e a d i n g ，d l la n ds oo n i ti s a b l et op m v i d e s i m p l eg r a p h i c a li n t e r f a c e ，d a t ac o l l e c t i n gi nr e a lt i m e ，a n dc o n t r o l l i n g t h es y s t e mt ol o c a t ea c c u r a t e l y t h em e c h a n i c a l p a r t so f t h es y s t e mi n c l u d et h ed o l l y , p i p e ，l i f t i n gi n s t r u m e n ta n do t h e r s i nt h ed e s i g n i n g ，w ec h o o s et h eb e s td e s i g n i n g o p t i o n sa c c o r d i n gt o t h es y s t e m sr e q u i r e m e n t c o s t ，a s s e m b l i n ge a s i n e s sa n dt h e f a c t o ro f t h e e x p e r i m e n t ss c e n e t h e p r o j e c tr e l a t e st om a n yf i e l d ，i n c l u d i n ge l e c t r i c i t y , s o f t w a r e ，m e c h a n i s ma n d o t h e rk n o w l e d g e t h i sp a p e rp r e s e n t st h e d e s i g n i n gp r o c e s so ft h ep r o j e c ti n t u r n w h i c hi sd e s i g n i n go b j e c t i v e ，d e s i g n i n gg u i d e l i n e ，d e s i g no p t i o n s ，r e a l i z a t i o no fe a c h m o d u l ea n d s y s t e m sc o m b i n e da d j n s t i n g k e y v m r d s ：c l o s e dl o o p c o n t r o l ，c o n t r o l l i n gc a r do fs t e p p i n gm o t o r , d a t ac o l l e c t i n g 独创性声鬻 奉入声弱掰呈交辩攀链谂文怒搴天在馨簿指导下避行的磷巍王 俸及取徽昀研究戒粱。据我所姗，除了文中特别加以标注嗣致谢的懿挺 方矫，谂文审不惫食蔟匏a 憋瓣靛袋或撰写避翡研竟藏爨，懋不鹊禽 为获撂电予科技大学溅其落教谢机构的学儆或证书而使用过的树料。 与鼗一懑王痒戆嚣意瓣零骥燮耩徽戆鞣蠢嚣敲羹基在论文中襻了骥 确麓落麓羚表示落襄。 签名卜蓐孝髦镬 日期：嘲年，砖憎嗣 关于论文德黼授衩的说龌 零攀避瓷交孬嚣蹇垒了瓣魄子释接丈攀肖美器蜜、筵壤学谴埝交 懿燕定，霄毂撩蟹菸彝嚣家霄蕊帮门或裰瓣送交论文鼹复露谗翡谶 囊，竞诲浚文袭查窝鞠饕瓣。奉入授粳逮予辩装大学嚣器跨学鑫谂文 戆全露臻辩势蠢寨藕入霄美懿嚣窿逶行稔褰，蜀嚣暴瘸黪溱、缭辫蠛 扫描等擞制手段保存、汇编学能论文。 僳密酪学整谂交在簿鬻艚赢遵守藏黼定) 辫：蕉墨蕉簿愁褰；妞越 基翘；戮年羹l | 鐾 电子科技大学硕士论文 第一舔引言 随着诗冀榄应蘑静隧稳普及，计蒜规在控懿工程领域孛也发挥着越来趱熏螫 的作用。利用计算机可以帮助工程设计人员对控制恭统进行分析、设计、仿赢以 及建模等工作，这方面的内容简称为计算机辅助设计控制系统或控制系统c a d ， 是嚣算瓿京控镶系统方灏豹蔫绫痘薅。同霹也哥致测霹计算瓠代替常蔻魏熬摸数 控审6 器，蕊使它成先控镱系统的一个缀成部分，这种肖计算穗参办瑶控制的系统简 称为计算桃控制系统，撼计算机在控制系统中的猩线应用。 毒 算规控剑系统豹设计主要是投摇系统豹任务鼹求，定出满慧匏鼓术指括。 鬻注意羲拳鬻棘瓣先避落释每实瑶搀，要注意牲鼹徐格滋。其设计步骤大致努为 以下几步； 魏遥对缓豹保证。 ( 3 ) 整体鬻道密封，密封性指标1 0 。p a m m 3 s 。 ( 4 ) 管道长4 8 m ，内径1 9 0 m m ，重擞约2 4 吨。 2 。2 。3 舞酶； ( 1 ) 小车不用时防震与屏蔽，用时自渤升降对接，升降自如。 ( 2 ) 摄像机监视。 ( 3 ) 舞降螽总体尺寸：k x 宽裹一l 激l m x l , 5 r a ，重量约1 5 0 k g 。 2 2 4 收线车n 构： ( 1 ) 要求能自动与小车同步，收线、放线正确无谡。 ( 2 ) 牧线撬构苓是诲将夺车起动，激爱小事定垃苓准确。 。 亳子秘技丈学蘸士论文 ( 3 ) 收绒机构总体尺寸：长宽x 商= l m x l m x l 5 m ，重量约1 5 0 k g 。 2 ，2 。5 溅羧： ( 1 ) 小举能定点停此，小车定位精度_ 隧曼 | 摆冷 p e k 槲 接 口 ? 豳3 8d m c 3 0 0 结构示意蹦 d m c 3 0 0 控制卡主袋特性有：开放式结构、使用简便、功能丰富、可靠性海 等。d m c 3 0 0 的特性主纂体现在硬件j f 日软件两个方面：在硬件方黼采用p c 机的 i s a 总线方式，逶曩蓬灞广，务器缓慧采弱筵单魏魏缓襄拨玛秀关；d m c 3 0 0 熬 接线方式暴露d 型播头，萄使趸雾蔽线缆，莠量辑霄静输入、输国信号均霭毙 电隔离提黼了控制卡的w 靠性和抗干扰能力；在牧件方面提供了丰富的运动控 制函数库，以满足不同的应用要求。 d m c 3 翡运葫蟊效摩串，还箍供霄串繇丞数，镪捂照瑾中灏鼹务、豁帮定 时器中断、歼关控制卡黧p c 机的中断申请等：d m c 3 0 0 a 型的摭制卡上每辅都 有光码盘威馈信号的接翻，熊对光码盘反馈信号进行自动计数，获得实际的位避， 笼萁是在豁梦进毫瓤薛凳披嚣鼹耨麓系统争，酉戳擒娥半鬻舔戆控涮系统，戳避 免步进电机的丢步或过_ 中等现象 并撩光码盘的z 相信号可配合原点开关倍母 作精密的剡胤点定位，髑外，因为有间隙补偿函数，在机械结构存在间隙时，犍 嶷运动熬稼蛩穆疫会受剿影璃，在窀钒簿次改变方向拜搴进行翅豫於楼。 3 3 2 控毹卡的安装 在本系统中选择一块d m c 3 0 0 a 控制卡。对p c 机的硬件瑟浓十分简单；带 宥瑟矗捶撩静4 8 6 魏上撬鍪帮霉。d m c 3 潞a 控铡卡上畜嚣令羧褥舞关，爱予设 电子科技大学硕士论文 定控铡卡的基遮垃和中断号。s w i 溺予设蓬d m c 3 0 0 a 在p c 总线中盼基蟪疆， 窭厂设霉势0 x 3 0 0 ( 卡六逶裁3 0 雕) 。s w 2 彝秀令雾绫矮予竣鐾d m c 3 0 0 a 戆 中叛号，可选择i r q 2 、3 、5 、7 、l o 、1 1 、1 2 、1 5 来中甄p c ，氇可珏不瑟中獗。 控制卡的安装步骤如下： ( 1 ) 设置基地址： d m c 3 0 0 a 占用p c 地址总线上的1 6 个连续地址，其基地址( 或起始地址) 由拨码开关设置。控制卡的地址设鬣黧保证其1 6 个连续地址不能与p c 机内的 其它板卡的地址相冲突，否则，可熊出现不可预测的现象。在多卡共用时，镣块 控制卡的基地址也不能相同。控制卡的基地址出厂时设景为0 x 3 0 0 ，郎 0 x 3 0 0 o x 3 0 f 全部由d m c 3 0 0 a 占用。改变该设置时，可通过拨码开关s w l 来 羹薪设置。s w l 上斡6 令开关分羽瓣斑p c 梗上静以下6 根造蛙线( a 9 a 4 ) ，3 9 熟整： 地址线： 缺省值： 0 n ：0 o f f ：1 1 1000 0 ( 0 x 3 0 0 ) 一 例 3 - 9 纂娥潍设置示意圈 羧鹞秀关豹毽要是o n 戆，锺嶷瓣邋聚线隽0 。翱蘩：翔栗蹙差蟪缝浚鬻菇 0 7 ( 3 0 0 ( 六进期：其二逡赣终1 10 0 0 00 0 0 0 ) ，箕孛a 9 暖4 为1 10 0 0 0 ，翔羧 鹤开关豹设置为： 表3 3 l 开关 1 23 l 456 l 设置o f fo f fo n i o na n0 n 改变基地址设置后，在应用程序中调用s e t _ b o a r d _ b a s e 函数，一边远幼函数 库按照所设置的地址发送控制指令。如果设置的地址在0 x 2 8 0 与0 x 3 4 0 之间， 可调用a u m _ s e t 函数自动完成软件的地址设置。 萋器 嚣u翱 中断号：1 5 1 21 l 1 0 7532 爨3 一 爵中瓣警黪鬟黧 ( 2 设霞中断号： d m c 3 0 0 a 提拱两种中斯 辨都徽鼢器中断和避渤结束中断。中断弩的谶艨 安s w 2 黧鼹壤t m 瑟q 、p c l t r q 煮蕊。霹醚强奄凌子蘧蹇羚辫定黠嚣麓枣躐 弩；p e l l 鬏q 霉于疆定溪凌维慕瓣枣麟曝，当藤蔑蜷子在土覆薛，襁霾翡孛澍警 感s w 2 装l 、2 、3 、4 选定；当懿缭端予在下霭辩；禧藏熬孛鬻鸯囟s w 2 骢、 巷、7 、8 蕊突。羹委3 一i 0 。 r 1 开关 123 肆s67 8 l 鞭 1 51 2娃 l 蝣?53麓 ( 3 ) 设鬻减速开关的方向： 在巢个釉的提醒速度避勘过糕中，煦瞄磁到减速辩共，则该袖的遴勘遂墩婚崩 灏菔熹蘧躐裂蠢逮，骜镶跨鼹邃遮嚣。簸德嚣下，减邃嚣蓑与藩患撩逐嚣荧熬 台甓矮，菠捷襄在鸯漶器蔗点黪糖酸嶷缀。祷濂逮弹美安装奁嚣建接避秀燕瓣黪 蒸，在褒邈藏豢基睡，囊凌瓤擒竞磁懿藏速嚣蓉，捷之减蘧，若器羝遮糍遥骥蕊 搂运雾蓑，森鬟速黎纛燕嚣嚣，箨建逡熬。爨象漫簿蕺逮秀美，褰褰遮弱漂纛鼯； 蘧霹藤蠢藜矮嚣美薅塞露蒋警，塞予瀵麓蕊蕤黎饕夔、黎熹豢逶舞美黪窝液王掺 箍豳等移响，将会降羝醚瀛点酌宠憾鞴殿，并可黼徐机械造成淤啬。 根据减速开关韵安浆憷爱，殿撤燃d m c 3 0 0 a 控制卡上减遮开关羽方向 姿蕺蠛往子主方懿，城遽羚蔑溅辩冁褒囊爨 当麟绒穰予下方漪+ 减速群麓蕊瓣激在芷两。 这里盼难、负相使乏控制卡发燃脉冲的方向，埘能与运动机j | 蝴的实簖鼷铷方 鼹势不一熬。 ( 莓逮蘧鹱素莲轰p e 撰。 3 , 3 。3d m c 3 0 0 a 接霹 d m c 3 0 0 a 茬饕 蓑澄蓦姜游鞠澄1 5 ) 雾2 5 戆 d b 2 5 y 藜嫠争d 燮憋嶷。 电子科技大学硕士论文 d b l 5 为三个轴的开关量信号( 原点、减速、限位等) ，采用1 2 2 4 d c v 光电隔 离；d b 2 5 为三个轴的脉冲信号( 脉冲、方向。编码器反馈等) ，采用5 d c v 高 速光电隔离。外接线可采用屏蔽线缆，以提高控制卡的抗干扰能力。 3 3 3 1 开关量信号接口 d b l 5 的接口图如图3 1 1 表3 5 ，d b l 5 接口定义 图3 1 1d b l 5 接口示意图 编号定义编号定义 8限位开关3 +1 5限位开关3 7 减速开关3 1 4原点开关3 6限位开关2 +1 3 限位开关2 5减速开关21 2 原点开关2 4 限位开关1 + 1 1 限位开关1 3减速开关11 0 原点开关1 2 外部报警( 仅对d m c 3 0 0 a a ) 9未用 1 光隔电源( 1 2 2 4 v ) d b l 5 接线方法： d b l 5 接口输入均为开关量信号，其输入信号可以是触电型开关，也可以是 n p n 输出的传感器接近开关等。 ( 1 ) 接入d b l 5 的开关萤信号包括下车头部的防撞开关和小车尾部的防撞开关 它与d b l 5 接线方法如图3 1 2 。 电子科技大学硕士论文 光隔电源地 强3 1 2d b l 2 与皴耄燮瑟关翡羧线方法 ( 2 ) d b l 5 与n p n 输出的传感器接近开关的接线方法 图3 1 3d b l 2 与n p n 烈传感器接近开关的接线方法 3 , 3 。3 ，2 黪枣鬟馈号接蠢 d b 2 5 的接口豳如图3 一1 4 。 图3 1 4d b 2 5 接口示意网 电子科技大学硕士论文 表3 - 6 ：d b 2 5 的接口定义 编号定义编号走义 1 3方向3 +2 5方向3 1 2脉冲3 +2 4 脉冲3 1 1 方向2 +2 3方向2 1 0脉冲2 +2 2脉冲2 9方向1 +2 l方向l 一 8 脉冲1 +2 0脉冲1 7光隔离电源5 d c v l 1 9光隔离地1 6光隔电源5 d c v 2 1 8未用 5光码盘3 z 1 7光码盘3 b 4光码盘3 a 1 6光码盘2 z 3光码盘2 b 1 5光码盘2 a 2 光码盘1 z1 4光码盘1 b 1光码盘1 a d b 2 5 接线方法： d b 2 5 为d m c 3 0 0 a 的脉冲信号接口，包括脉冲和方向的输出信号、编码器 的反馈信号，其接线方法分别如下： ( 1 ) d b 2 5 脉冲和方向输出接线方法 d m c 3 0 0 卡i驱动器 图3 1 5 单脉冲信号接线方式 ( 2 ) d b 2 5 编码器反馈信号的接线方法 电子科技大学硕士论文 编码器信号 鬻3 一1 6 编礴瓣信号接日方式 电源遮 3 ，3 。4 d m c 3 0 0 a 控制卡遮距离控制阚鞑 由于运渤控制卡与毫枕驱动器阔躐离较远，出现盼故障是：运渤控制卡发漱 上千个脉冲，而驱动器最泳只收到几个。解决办法遐。将d b 2 5 上的部分重要引 脚单独用较搬的电线引如犊至开关电源，丽不是像其余引脚那样用相同细的信号 逮缓接蘩转接板。 3 4p c i17 5 0 d i g i t a i i oc a r d 3 4 1p c i1 7 5 0 的主要特点 p c i1 7 5 0 基于p c i 总线，提供了1 6 位隔离数字输入通道、1 6 位隔离数字输 出通道、一个独立计数器和一个计时嚣。1 6 位被分为两个8 位i ，o 端口，这使得 它易于编稷。这块卡还提供了双中断处理能力，使用户角计数器、计时器、数字 输入绘p e 掇产生中薮受麓灵活，靛鬻褰荔遮逶遘软俘方式配鬟中甑。p c i l 7 5 0 使用p c i 控制器与p c i 总线接口，所肖总线的相关配簧，例如灏地址、中断分 配等都是通过软件来控制，使用时无需跳线。 p c t l 7 5 0 提供3 7 芯d 形麓簇日，蠡图3 一1 7 ； 各引脚使用描述如下： i d i o i d i l s ：隔离数字输入引脚 i d 0 0 i d 0 1 5 ：隔离数字瓣爨萼| 舞 i g n d ：隔离避 c o m l ：连接隔离输出通道i d 0 0 i d 0 7 的感性负载的公共引脚 c o m 2 ：连接隔离输出遁遂i d 0 8 i d 0 1 5 的感性负载的公共引脚 电子科技大学硕士论文 c o u n t ：隔离计数器的输入引脚( 与i d i1 5 共用) i d l 0 i d l 2 i d l 4 2 0 1 1婴! 1 2 4i d l 9 2 5 i d l l l 2 6 i d i l 3 ；!i l ! z c o u n t 星垦l 量盥立 2 9i g n d 3 0 i d o l 3 1i d 0 3 呈l 旦q j 3 3 i d 0 7 3 4i d 0 9 3 5i d 0 1 1 i 曼! 立q ! 墨 3 7i d o l 5 图3 1 7 p c i l 7 5 0 d b 3 7 接口示意图 ( 1 ) d i o 信号的中断函数 两个加通道( m 1 0 和i d i8 ) 能被用于产生硬件中断。用户能对中断控制寄存 器( b a s e + 3 2 ) 编程以选择中断源。 ( 2 ) 电压配置 在电源打开后的默认配置、硬件复位或软件复位是将所有隔离输出通道置 为低，这样不用担心在系统重起或复位过程中损坏外部设备。 ( 3 ) 隔离输入端口 1 6 个隔离数字输入通道中的每一个能承受5 4 8 。的电压输入。所有的1 6 个输入通道共享3 个接地引脚和一个扩展地终端块( c n 5 ) 。 ( 4 ) 隔离输出端口 1 6 个隔离数字输出通道中的每一个都配有达林顿晶体管。每8 个输出通道 鐾誊 456789一加一 u 一 弛一nm一一一一m一兰墨釜墨墨釜竺詈 电子科技大学硕士论文 共享集电极并提供抑制感性负载的二极管。通道o 7 使用c o m l 作为公共引脚 通道8 1 5 使用c o m 2 作为公共引脚。 ( 5 ) 计时器和计数器 p c i1 7 5 0 包括个8 2 5 4 兼容可编程计时器， 十数器芯片，它能提供两个1 6 位计时器和一个计数器，并将其设计为计时器0 ，计时器i 和计数器2 。将计时 器0 和计时器1 的输入端连接到一个i o m h z 的晶振，并将它们的门控器提升到 高电位( e n a b l e d ) ，这两个计时器能级连成为一个3 2 位的计时器。8 2 5 4 芯片的计 数器2 是一个1 6 位高速( 1 m h z ) 隔离事件计数器( 与隔离i d i1 5 共用一条引脚) 。 由于本系统未使用计时器计数器，所以不过多讲述。 3 4 2p c i1 7 5 0 卡的使用 研华( a d v a n t e c h ) 针对其i o 卡系列产品提供了一整套d l l 驱动软件，这 套软件能绑定于所有的a d v a n t e c h 的g o 卡，用户不再需要使用特定的硬件注册 命令。并且它提供的功能强大的可编程a p i ( 应用程序接口) 能适用于任何编程环 境和语言。此外，a d v a n t e c hd l l 驱动软件还支持使用d m a 或数据中断请求等 高速函数，这种数据处理都是在后台完成。a d v a n t e c hd l l 驱动软件也支持事件 函数，当用户在使用板卡的过程中有事件发生，驱动软件可以以发送消息的方式 通知用户的应用程序。 一般用a d v a n t e c hd l l d r i v e r 进行软件开发的步骤如下： ( 1 ) 关掉p c 机电源，插入硬件并固定，打开电源； ( 2 ) 安装a d v a n t e e l l3 2 - b i td l ld r i v e r sa u t o m a t i o ns o f t w a r e ：( 本项目是执行 安装w i n 2 0 0 0 下的d l l d r i v e r s ) 。 ( 3 ) 执行安装软件；( 本项目是执行a d v a n t e c hd r i v e rf o r2 0 0 0 菜单下的 d e v i c ei n s t a l l a t i o n 子菜单。) ( 4 ) 使用设备配置程序配置硬件，它能配置硬件设备并将设置保存在 w i n d o w s 的注册表中；( 本项目是执行i n s t a l l i o n ，打开a d v a n t e c hi od e v i c e i n s t a l l i o n 对话框。在下拉列表中，选择a d v a n t e c h p c i 1 7 5 0 ，点击a “按钮，其 余对话框采用默认设置。) ( 5 ) 使用设备测试程序测试硬件。 在本系统中p c i1 7 5 0 主要有两个作用： ( 1 ) 控制电器柜中的各个继电器，从而达到控制电机、驱动器电源的作用。 ( 2 ) 接受输入的开关信号，从而判断小车的各种运动状态。例如小车是否 又走了6 m 的距离，升降台是否到达最高或最低点。 电子辩技大学颈壬论文 表3 - - 7 ：p c i1 7 5 0 通邀一览表 i n o u t使用露懿慰癍逶 p o 蛙b i t 溅 d i g i t a lo u t卷线机构驱动器电源 i d 0 0oo 小车电机驱动器电源 i d o lol 舞海台主梦一下降l d 0 2 02 d i g i t a l i n 小车每6 m 校验一次的行程开关 i d i ooo 升降台最高点的限位开获 i d l 30l 舞骥台最低点匏羧位开关 l 羚王4o2 3 5 量测元件 控带4 系统的准确度取决于对系统输出量量测的准确度。虽然量测元件的围有 谟差趸怒系统懿误差潦之一，毽箕它嚣霞遥藏豹谈差，魏毫税薄擦瑟区误麓、速 度跟踪误簇、放大器漂移误差、外力干扰引起的谈差等，都可在控制方案上采取 相应的措施使其减小，唯有量测元件的误差，在原理上是不可克服的固有误差。 因此，系绫的糖度只裁低手量测元髂豹精度，鄙令系统斡精度最终取决予爨测 元律韵精度。 除了精度要求以外，选用量测咒件时，还必须考虑到实际工作的环境条件， 即量测霓终能蚕适应童俸嚣境的要墩。戈了保谨爨测元锌长孵阙工作的可纛蛙， 需要考瘩环境静溢凌、湿度、瘸馥镶、冲击、震劝、电磁场等闲素，并决定是否 采取密封、防震、恒濑等相应的保护和稳定措施。 3 5 1 缀羹瓣测曩旋转编码器 位鬣豹铡量是现代运动控制系统中的基础部分，在运动控制系统中，盥线位 移可以由旋转运动转换而来，或者可以转换为旋转运动，其位缀( 位移) 的测量 可使用角攫传感器，焱线位置和位移通过对角度鲶换算两得到。 在鲍系统中，为了测量小车的实际位置，选择增量式旋转编码器。将旋转编 码器与小率车轮同轴逑按，随小车率轮的转动，产生脉冲信号输出，以此可以检 溉运行躐离输出脉冲送微机的转速检测回路。w 以检测运行方向，先行躐离及 减速距离。 3 5 2 壤转编码器原瓒# 旋转缓璐嚣是一耱蒸于电磁感寂原理斡糖密溅蠢悫位移懿传瘪器，转予秘定 子串驽番绕组。若在转予绕组串通上征弦激磁电流，粥转子在您予绕组孛感藏出 电子科技大学硕士论文 同频率的电聪，但相位或幅值随转子和定子的相对位移而变化。感应电压经鉴相 绒鉴幅并经a d 转换等电子线路的处理，输出若干位的数字信号，或输出具肖 定援位差及频率差的多稠脉冲或正弦馐号。 在本系绕中，在小车的从动轮上，稀要安装一个旋转编码器，将小车甄动轮 旋转的角位移反馈给计算机，通过计算得n 4 , 车的意线位移，再经过与设定位移 的比较，对嗽动机发出控镥4 命令。 3 , 5 3 旋转编码器的选择 图3 1 8o v w 2 系统旋转编码器 选择日本m e m i c o n 公司的，o v w 2 2 5 - 2 m 的旋转绽码器。 特征如下：外型尺寸：3 8 * 3 0 轴径：妒6 d g , 9 切口 赫渖数；6 0 p 锺0 3 6 0 0 形甏 电压：5 1 2 v 或1 2 2 4 v 输出售姆：a 摆、b 糖、z 援 输出形式；开放集电极输出、电雁输出、长线驱动输出 最高相威频率：2 0 0 k z j 茏编碣器转速有2 5 0 0 p r ，共鸯5 条苓溺颜色鹃缁毫缝，2 条龟源线，3 袋 信号线，如下表： 电子科技大学硕士论文 表3 8 ：旋转编码器o v w 2 2 5 2 m 引线 颜色描述 红接电源 黑接o v 公共 蓝色或绿色接信号a 白色接信号b 黄色接信号c 屏蔽层不接 3 5 4 编码器抗干扰问题 由于旋转编码器o v w 2 2 5 2 m 要求与主电路间距离不得少于3 0 c m ，不要让 这些线与电源线走同一个线槽或与它们捆扎在一起。然而，本项目系统设计需要 将所有线缆包扎成一根电缆且不能太粗，因此不可避免地出现电磁干扰的问题， 解决办法是：除将编码器屏蔽层良好接地外，在每条编码器信号线的首尾都焊接 一个0 0 1 f 的瓷片电容接地，增强抗高频干扰的能力。 3 6 电气控制柜 在本项目中，采用控制柜有以下目的和作用：由于本项目涉及的器件设备较 多，如果不将其集中固定，每次安装调试都会非常不方便；每种器件之间的电源 线、信号连线非常多，如果不将其有序地整理，必然会为以后的调试工作带来不 便，甚至还可能导致惫外事故的发生；由于本系统将对电机、编码器、接触开关 等实现远程控制，它们之间的通信连接电缆超过1 0 0 m ，这样长而重的电缆如果总 是随着设备一起搬来搬去，非常不方便用控制柜可将大部分电器设备与外部隔 离开，只留下接入电缆接口和引出电缆接口( 类似于c + + 中类的“封装”) ，既易 于搬运，也易于检查故障的出处；不用怕风吹日晒雨淋。 逛子科技大学硕士论文 3 7 系统控制部分的遴接 控制步进电机的控制电路遴线 d f c 3 0 0 a 运 动控制卡 斌劝控制 峨数痒 1 5 2 5 接 线 板 8 0 1 0 l l ? 1 9 粪 + s d c v o 宅疆离嗽滚) 光隔离地 辫3 一l 叠攘麓窀漆连接鼹 拶 + 2 4 麓￥ 姥 q + 2 4 d c v 地 配置为； 步遴电机：意大剩h n 2 0 03 4 3 8 ； 驱囊嚣：美氰i m s 公霹嬲碡8 3 ； 上位控制 ：d m c 3 0 0 a ： 点流开关电源：2 4 d c v ( 1 0 a ) ，5 d c v 1 a ) 。 控裁戆一鸯毫艇是豢动小车运行戆多避瞧覆，雯辩一螽邀毅是帮动耱鑫，枝敖邀 缆用酶。 电机 毫源墨墨电撬 电源 电子科技大学疆士论文 第四章机械部分设计说明 4 1 小车结专勾设计说明 在系统中，由小车装载鬻溺量设备寒潮运动，溅爨设备、减速嚣、步进电辊、 等沿着轴向依次安装。小车由7 个轮子嶷撵。以保证它运行的平稳和可靠。 小车分为前、中、后三个部分。前部为一个半月形凹槽，用于承载测量设备 袋集疆场数据，并跨数据实辩蟪运嚣徽瓠。中鼙蔻一令彀方形鹫疆，鬻予安装多 磁电机、减速嚣及传动机构，向小车后轮提供驱动力，使小车前后运动。后部为 一方形凹槽，阁于安装电磁阔。小车共7 个轮子，其分布情况为顶部2 个( 中部 个，后郝一个) ，底都5 个斌部一个，中部嚣个，矮踯嚣个) 。其中，位于小事 疆酃中部的轮予懿辘心上逡饕一个乡 部编筠器，小车蜜际静移动蹬离就是通过它 测得的。位于顶部后部的轮子由小车上一个强力弹簧向上项起，其作用是压迫小 车底部的5 个车轮与管道紧贴，增大摩擦力，避免小车打滑。为防止小车在管道 中不走毫线，遮蔽羚部编鼹嚣 蒺l 耋豹数黎不准臻，在警遴谟部毒一条强窭豹鞔遘。 并且，小车顶部的两个轮予也设计成凹形鸟轨道配合，隈制了小车只能顺着这条 轨道运动。小啦底部的5 个轮子中，最前部的一个是越支撑半月形凹槽的作用， 冀余4 个轮子中，中闽2 个为从动轮；后鄢2 个是主动轮，与电枫传动极拘相联。 为了傈护，l 、车弱达管遘尽头辩不会发生麟熬撞击，在，l 、车头部安装7 防撞开关， 粼合软件可以保证小车一顶捌管道尽头就立即停止。另外小车头部述安装了防冲 击机械装置，幽软件防冲击失灵，小车碰到管道尽头时，可以起到缓冲的作用。 懿魏鼓软疆嚣令方嚣羲跨冷囊，奏效爨护耱密致器。巍小车鬻覆迩豢罄定毫辍、 测量设备、外裔s 编码器等设镛的电源线和控制信号线的机械零部件及个触点开 必( 起定距离对外部编码器校验的作用) 。 图4 一l 车轮设计简图 塞至型垫奎堂婴主堡茎 一 魏 步进电机及传动部分测量仪器安装部分 图4 2 小车结构简圈 4 。2 营遵设诗说蹊 本系统，管道总长4 8 m ，内径1 9 0 m m ，外径2 0 2 m m 。宓际没有这么长 的管予，只能将一段段管子连接超张，本系统使用6 m 长的管子8 根。瞥 遂秀璞浮接毒法兰纛，连羧戏长罄遭露逶建法兰袁建嚣毪镌定经，曝捡繁 固连接。轨道的良好对接是通过法兰盘的圆挂销来保证，鬻道的密封是由 法兰擞的阴阳结构嗣紫铜密封圈泉实现的。管道和法兰盘的焊接采用亚弧 焊，这种焊接稳固，强度高，质爨好，交形小。每段短管遵篱要嚣个支撵 檠，筵需要1 6 个。管道僚蟊内熬每隔6 m 安装一个凸点。藏 乍用是小车避 动每隔6 m ，小车侧丽的触点开关被闭合一次，发送一个开关信号给远方的 计算机，计算机根据该信号与外鄢编码器比较，对小车的行程值校正。 辫予管道与小率瓣菝魅部分豹设计有两个方案。方案l ，在管i 蓬上 受 计凸出轨道，与小雄的耐磨橡胶制成的凹行轮配合，不仅w 以增大摩擦， 减小孝丁滑，而且凸出的轨道，可以起到导向的作用，能够防止小车在管道 凌友骞攘凌；方案2 ，采蘧带蓦投蕤精密蠢条箨必小车嚣悫鼗条，在滚车 管和篱邋内上方都安装传动齿条，与齿条齿轮传动的小车精密配合，这样 不仅可以防止小车搬运动过程中获右摆动，而烈可以非常莉效地防止打滑 的出现。 毫予辩技失学矮谂文 方案1 的优点是结构较简麟，制造成本低，缺点是，恩然小车采用了 麟擦力较大的耐藩橡胶镁为攀轮，健是抒潺不霹避免，影噙定位精度：方 寨2 弱侥熹是采髑了盍条 筝为飘遵，不枝徐谣了枣车不会左右要葫，麓且 不会出现打滑现躲，定位精度能够得到比较好的保证，缺点是结构设计复 杂、成本较高，劂时对管道接头处的的齿祭的对接精度癸求较高。综台考 露备方垂霆素，系统采震方寰l ，簿采取函艇软遘；，为了褥捷车轮打滑绘 定能带来的误慧，设计安装在小车从动轮上的编码器，将小车的运行躐离 反馈圆计算机，擞现闭环控制，同时每隔6 m 小车上的触电开关，可以使 得绝蹲使墨褥驽校芷。 4 ，3 减速器说明 一 减遵撩把负载和执彳亍电机连接越来，适当地蛾择积设计减逋器，可以使电机 赘功率褥粼充分鲍秘鼹。减速器躲俸鼹舞下。 ( 1 ) 嶷糯执行电机和负载之间的速度匹配。一般执行电机都是高转速、低转 矩的元件，而负载通常却蒙求低转速、高转矩，所以需要引入减速器，以达刘速 度嚣转矩酌匹配， 2 ) 实现祝藏鬣的翱减，鲡靛动齿轮等。 ( 3 ) 实现转向的潋变。 ( 毒) 改变毙铡尺。襄疆这系统书楚戆窭赣铡测薰鞋之翊熬健凄。 在这攫，我们需要将执行电机的商转速与低转矩与将要带渤的小车主动轮的 相对低转邋与高转矩的转换，达到蒜统设计要求。 选择减速器鹑速魄，黄宠必须瀵避受羲最大转速匏要求，释； z s 鱼 式中嘞电机的最嵩转速； 嚣。负载秧麓最高转速。 在速发囊豫报，j 、豹系统译，按上式选择减速毙z 兜企可以。 在l 蛾粼统中，步避 电机最高转遄3 0 0 0 r p m ，小率最高速度1 0 m m ，小半帑轮 直径为1 8 0 r a m ，所以小辈最齑转逮5 5 r p m ，e l l 公戏计算褥：z 5 4 ，所以选撵小 车藏遗嚣必l ：鞠。 4 4 电缆同步结构设计说明 系统王髂蹲电缆鳃牧放是一个游耀，冬摹翦避餐赛解决，攘着毫缆往堂走裁 霹菰了，骰是嚣逯对窀缆就琵鞍难藏疆了。嚣鼗静门谖诗了窀缆收效装嚣。 聪 屯子科披大学硬士论文 图4 3 炬电缆收放麓踅示意图。 实际尺寸是：长x 爨高= 1 m 1 m 1 5 m 茹图4 3 酝示，菇滚缆收藏装霉怒出毫视透逶痰繁传动带动薄擦轮，摩擦 传动机构在负载不大的情况下带动对滚的两个轮子j 藏行收线和放线。摩擦力的大 小可以通过调节弹簧改变。小车前进时放线，此时甚惩可以完全将摩擦传动机构 耱离开，谴嘏缆自己蘧羞，j 、车药进：，l 、牵螽运醛收线，如暴出现牧线静速度咯太 于小车的后邋速度，因为商摩擦传动梳构可以打滑，所以不会密现收线装置通邈 电缆将小车拖出来的情况，可以保证电缆的可靠回收。 瓣滚收线规构 图4 3 电缆收放装置筒图 实际上，在电缆被对滚收线机构收阐来以后，并没有随便放黧，而是被绕到 盘缆机构中。盘缆机构豳盘臂机构岛电缆盘桶组成，盘臂由图4 - - 3 中电缆收 赦枧掏中的疹进电机驱动，经过一定的减速比，与，l 、牟和收放装麓基本同步。放 线时，由盘鬻梳梅将电缆扶盘撩孛绕臻，经过牧放装置，与小擎麓本同步放感。 但是，谯收放线的过程中，总会出现对电缆的挝伸和盘绕，黼电缆由测量仪 电源、信号魄缆以及带动小车行走的电机电缆和触点好关电缆等缎成，任何一檄 电缆密蕊阔麓，都将导致系统戆灌鬣释瘫痪，霾魏程魄缆中期装了一裰缀钢丝筑 以增加拉伸与盘绕强度。 因为小车车轮和卷线机构凹形轮鹘摩擦状况不阁，要保证同步举容易。出观 一一皇王型垫查堂堡主篓兰 的故障是：前进后退时电缆被绷直，小车被拖动前进。解决办法是：当小车前进时， 卷线机构放线略快些；后退时，卷线机构收线略慢些。这可以通过软件实现：在 运动参数控制菜单中增加两个电缆收放装置电机运转的矫正参数。通过这两个参 数调整卷线机构收放线的速度。 4 5 自动升降台设计说明 本系统中，测量仪器在不使用的时候要求防震和屏蔽，使用时要能自动进入 轨道进行测量，因此设计了一个升降装置，如图3 3 所以： 定位挡块 一圆柱 小车 升降台 施压气缸 图4 4 升降机构简图 图中，小车和可动管道在施压气功作用下可以上下升降，管道定位挡块和圆 柱开槽导柱用于保证管道和固定管道的正确对接；减震弹簧让小车上的测量设备 避免受爨 振动，小车可以随管道上下升降避免了仪器在不测量时受到辐射。 这里只霈要上下移动，力量不大，而定位有专门的导柱和定位挡块，因此采 用气动。气动经济实用，并且能完全满足使用要求。液压可以达到很大的压力， 但是这里不用那么大的力，况且如果用液压还必须建立个液压战，很不经济，还 有液压容易渗漏，污染环境，不好维护而气动如果没有起源，配置一个压缩机就 行了。所以选择气动。 激 电子科技大学颈士论文 匿4 5 怒气动结稳设计说孵匿。 图4 一s 气动结构设计 霾4 1 5 r 谶爨势簿台瓣墩气羟裁嚣联，当宅磁翔恕；嚣辩，慧髂嫩慰蜒塑孛掰承， 气薄葳左蘧避天，箍裁瀵褰惫雪 蓼穗，衣遗嚣气髂羧瓣窭，爵繇螽主舞；辍获， 当电磁阀向赢移动，气体通过右边的遄道，气缸嵩边的气体推渤活塞向左穆渤， 升降台下降。 电子载技大学硕士论文 第五章小车定位系统软件设计及其实现 5 1 舞发w i n d o w sf 酶运爱接剿系统 5 1 1w i n d o w s 程序工作原理 w i n d o w s 程序设计是种完全不同于传统的d o s 方式的稷序设计方法，它 是一耱事傅驱动方式浆程序设计模式。在程痔鬟袋绘雳户静器瑟中有诲多甜猿 乍 的可视对蒙。用户从所有可能的操作中任意选择，被选择的操作会产生某些特定 的事件，逸些事件发生衙的结果是向程序中的某嫩对象发出消息，然后这些对象 烫周相应豹溃惠楚理爨数寒完成特窥豹搡捧。w i n d o w s 应用程黪竣丈斡特点靛楚 程序没有圈定的流程，丽只是针对某个事件的处理有特定的予流程，w i n d o w s 应用程序就是由许多这样的子流程构成的。 图5 1w m d o w s 程序结构流程 奄子科技大学硕士论文 扶上霹翡讨论中葡戳霍，w i n d o w s 应熏程津在本质土是夏黩对象滟a 稷澎 逡供给蕉户器蠢戆可裰对象在糕黪麓巍部一簸趣楚令对象，蠲户惑莓撬对簸楚 绦襻逶过誊羚驱囊搂式酝蒙稳激瓣蘩懿胃翅方法；黧漤秘运行逡程就是麓户魏癸 蘩凑终不鞭产生事饕，这麴豢臀又羧稳褒翡薅象懿蘧疆整理。一歉静运撂淡稔蔼 如图5 1 所示： 5 ，1 2 理解w i n d o w s 消憋槐制 w i n d o w s 系统是通避滚慧鞭麓瓣。酒惑组戚魏下： 消息名称( u i n t ) 和两个参数 w p a r a m ，l p a r a m ) 。 当爱声避嚣了蓑入袋是露黼熬羧杰繁生羧变融，琴统蚕会发送溥慧笺慕一个 鬻强。弼懿溢遥中菜菜攀禽令之麓会袋遴w mc o m m a n d 撼惑，w p a r a m 鹃 瘩字( h i w o r d ( w p a r a m ) ) 孛辩鑫令静獭号，对蘩攀寒谤裁霆慕鼙懿瓣。鞠声 瞧莓弦定义鑫毫蕊薄塞鸟赘，并灏蹒馥露更潴患裹爱送逶麓取黎邀数鼗。 一母澄怒磐矮蠢一个密瓣按麓。梅翁叠静遥纛( w n d p r o c ) 中