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手机自动功检系统控制系统概念设计文档文件编号:

版本号:拟制人：郭启军日期:2011.06.08日期:日期:审核人:批准人:日期:日期:湖北众友科技实业股份有限公司

请输入文档名称Eenternameofthedocument请输入文档编号Eenternumberofthedocument请输入密级Pleaseenterconfidentialitylevel文，件修订记录NO版次变更修订日期修订页次修订内容摘要登录者湖北众友科技实业股份有限公司请输入文档名称Eenternameofthedocument请输入文档编号Eenternumberofthedocument请输入密级PleaseenterconfidentialitylevelTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、完成什么任务、执行什么动作，怎么去执行？ 1二、在整个系统中的定位、组成内容划分 1\o"CurrentDocument"三、控制系统的指标性要求 2四、模块功能定义 5\o"CurrentDocument"1、软件接口 5\o"CurrentDocument"2、控制模块 5\o"CurrentDocument"3、硬件接口 5\o"CurrentDocument"4、执行器 5\o"CurrentDocument"5、其它传感器 6\o"CurrentDocument"6、控制柜 6\o"CurrentDocument"7、电气 6\o"CurrentDocument"五、实现方案 7\o"CurrentDocument"5.1可选方案 7\o"CurrentDocument"1、用“PC+单片机系统”来实现运动控制。 72、采用“PC+专业运动控制PLC”来实现运动控制。 9\o"CurrentDocument"3、采用专用数控系统作为上位控制。 94、采用“PC+运动控制卡”作为上位控制。 10\o"CurrentDocument"5.2方案选择 11\o"CurrentDocument"1、多“闭环控制”相结合的控制形式实现 11\o"CurrentDocument"2、选择“工控机+运动控制卡”的方式进行控制实现： 11\o"CurrentDocument"六、预测后续工作 12\o"CurrentDocument"程序设计 12\o"CurrentDocument"电气设计 12初步的BOM清单 12负责人：郭启军成员：郭启军、雷俐殊、刘亚平、胡芬、闫东软件层音频模块图像模块控制模块硬件层电气控制柜软件层音频模块图像模块控制模块硬件层电气控制柜请输入文档名称Eenternameofthedocument请输入文档编号Eenternumberofthedocument请输入密级Pleaseenterconfidentialitylevel一、完成什么任务、执行什么动作，怎么去执行?接收来自各传感系统的输出信息（逻辑值或数据），根据检测项目的规划，通过对执行机构精确、快速、稳定的控制来完成对手机的各种操作。二、在整个系统中的定位、组成内容划分系统集成实现匚、 J 软件接口软件接口图一：系统示意图图中蓝色标识出的内容为控制系统的所涉及到的软硬件内容。

请输入文档名称Eenternameofthedocument请输入文档编号Eenternumberofthedocument请输入密级Pleaseenterconfidentialitylevel三、控制系统的指标性要求指标1:重复定位精度：0.1*0.1*0.1mm参考数据:指标2：单轴有效行程：最大100mm，最小0.1mm指标3：单轴移动速度：400mm/s参考数据:①、传动装置

请输入文档名称Eenternameofthedocument请输入文档编号Eenternumberofthedocument请输入密级Pleaseenterconfidentialitylevel②、气动手指给油型隹用一弹齿压回■10-70TC（但未流岩）50'5Wninr's八霜黑M5x0,3〔面拔安装室j标准规格打役(mm)隹甲流体动作方式驻高使用压力MPa次限住用压力MPa给油型隹用一弹齿压回■10-70TC（但未流岩）50'5Wninr's八霜黑M5x0,3〔面拔安装室j标准规格打役(mm)隹甲流体动作方式驻高使用压力MPa次限住用压力MPa环境书流体温度使用活富速反行程法差mm稹曾」役埋入困面根紫靛星型号表示方法③、手机相应时间设定为：0.1S原因：人眼能分辨的变化间隔不能小于0.042S④、计算：取气缸下行速度400mm/s，行程10mm，则下行时间0.025S，上行时间0.025S，执行一个按压操作后改变按压位置需要移动距离为L=20mm则单轴向速度为：L/(0.1-0.025-0.025)=L/0.05=400mm/s

请输入文档名称Eenternameofthedocument请输入文档编号Eenternumberofthedocument请输入密级PleaseenterconfidentialitylevelL：行程"词…（运转条件！V：速度［mmfe］...［运转L：行程"词…（运转条件！V：速度［mmfe］...［运转条件）a1:加速度［mW列…（运转条件）醛：减速度［mm/sz］...（运转条件）T1;加速时间［s］到达设定速度为止的时间T2：匀速时间［S］以一定速度运行的时间T3；减速时间［5］从匀速运转到停止的时叵T4；稳定时间［s］到完成定位的时间最大合成速度：560mm/s指标5、系统采样频率：动作触发式（10Hz）指标6、响应时间：50〜100毫秒指标7、控制电压：5〜24VDC其它指标：控制方式：闭环系统、程序步进控制超调量：无稳定性：系统具有开环稳定性请输入文档名称Eenternameofthedocument请输入文档编号Eenternumberofthedocument请输入密级Pleaseenterconfidentialitylevel四、模块功能定义1、软件接口作用：承担同其它软件系统进行信息交互的工作。信息种类和作用：①、来自集成层的控制命令和数据（二进制信号序列），指明控制系统需要执行的动作类型、目标点。②、发送给集成层的控制命令和数据（二进制信号序列），指明控制系统的控制结果和进程状态。2、控制模块作用：根据从软件接口和硬件接口传输来的外部指令和状态信息，采用特定控制算法生成对外部硬件设备的控制命令；获取从硬件接口传输来的信息，处理成集成层需要的信息后，进行发送。3、硬件接口作用：完成同外部硬件设备的信息交互工作信息种类：①、输出控制外部设备运行的控制信息（脉冲序列、开关量信号）②、接受外部传感器产生的控制软件流程的部分条件信息（开关量、数字量信号）4、执行器作用：驱动外部机械结构，完成对手机的各种操作（按压、滑动、组合动作）设备种类：

请输入文档名称请输入文档编号EenternameofthedocumentEenternumberofthedocument请输入密级请输入文档名称请输入文档编号EenternameofthedocumentEenternumberofthedocument请输入密级Pleaseenterconfidentialitylevel①、电机设备（步进电机、直流电机或伺服电机及其需要的驱动设备）②、开关量设备（气缸及电磁阀、电磁铁等直线往复装置）5、其它传感器作用：对执行器动作结果进行信息传感种类：除图像、音频、振动信息以外的其它外部信息（开关量、数字量信号）6、控制柜作用：提供控制系统硬件的安装柜体。功能：通风、散热功能，显示功能，操作面板，电磁屏蔽功能，放静电功能、防信号串扰布线功能。7、电气外部的电气布、接线。

请输入文档名称Eenternameofthedocument请输入文档编号Eenternumberofthedocument请输入密级Pleaseenterconfidentialitylevel五、实现方案软件接口控制程序硬件接口软件接口控制程序硬件接口5.1可选方案1、用“PC+单片机系统”来实现运动控制。系统由单片机芯片、外围扩展芯片以及通过搭建外围电路组成。在“位置控制”方式时，通过单片机的I/O口发数字脉冲信号来控制执行机构行走；“速度控制”方式时，需加D/A转换模块输出模拟量信号达到控制。此方案优点在于成本较低，但由于一般单片机I/O口产生脉冲频率不高，对于分辨率高的执行机构，存在速度达不到，控制精度受限等缺点。本设备会涉及到的多轴联动、直线、圆弧插补等功能实现起来都需要自己编写算法，这必将带来开发起来难度较大，研发周期较长，调试过程烦琐，系统一旦定型不太容易扩充功能、升级、柔性不强。

请输入文档名称Eenternameofthedocument请输入文档编号Eenternumberofthedocument请输入密级PleaseenterconfidentialitylevelPC-PCI—板卡控制方案在本设备中采用单片机进行运动控制的话，仍需要从串口（或并口）接受上位机的控制信号来驱动电机运动；本功能完全可通过种类繁多、安全可靠、价格低廉的步进电机驱动器来完成。步进电机匚母针2接到RX步进电机匚母针2接到RX端子3母针3接到TK端子4；15接至UGND端子5一传感器1传感器2UIM241XX控制驱动器请输入文档名称Eenternameofthedocument请输入文档编号Eenternumberofthedocument请输入密级Pleaseenterconfidentialitylevel2、采用“^€^+专业运动控制PLC”来实现运动控制。目前，许多品牌的PLC都可选配定位控制模块，有些PLC的CPU单元本身就具有运动控制功能（如松下NAIS的FP0，FPW系列），包括脉冲输出功能，模拟量输出等等。使用这种PLC来做运动控制系统的上位控制时，可以同时利用PLC的I/O口功能，可谓一举两得。PLC通常都采用梯形图编程，对开发人员来说简单易学，省时省力。还有一点不可忽视，就是它可以与HMI（人机界面）进行通讯，在线修改运动参数，如轴号，速度，位移等。这样整个控制系统中从输入到控制再到显示，非常便利。一方面将界面友好化，另一方面将控制系统的成本从整体上节省了。但具有脉冲输出功能的PLC大多都是晶体管输出类型的，这种输出类型的输出口驱动电流不大，一般只有0.1〜0.2A。在工业生产中，作为PLC驱动的负载来说，很多继电器开关的容量都要比这大，需要添加中间放大电路或转换模块。与此同时，由于PLC的工作方式（循环扫描）决定了它作为上位控制时的实时性能不是很高，要受PLC每步扫描时间的限制。而且控制执行机构进行复杂轨迹的动作就不太容易实现，虽说有的PLC已经有直线插补、圆弧插补功能，但由于其本身的脉冲输出频率也是有限的（一般为10K〜100K）,对于诸如伺服电机高速高精度多轴联动，高速插补等动作，它实现起来仍然较为困难。这种方案主要适用于运动过程比较简单、运动轨迹固定的设备。3、采用专用数控系统作为上位控制。专用的数控系统一般都是针对专用设备或专用行业而设计开发生产的，它集成了计算机的核心部件，输入、输出外围设备以及为专门应用而开发的软件。其功能丰富，性能稳定可靠。但为之付出的代价就是高成本。适用于控制要求较高且产品档次较高的数控设备生产厂家和使用者。请输入文档名称Eenternameofthedocument请输入文档编号Eenternumberofthedocument请输入密级Pleaseenterconfidentialitylevel4、采用“PC+运动控制卡”作为上位控制。pc-pci—板卡控制方案A伺服电机系统运动控制功能图像、音频、振动等传感器»’开关、指示灯等：■开关量设备.A伺服电机系统运动控制功能图像、音频、振动等传感器»’开关、指示灯等：■开关量设备.界面控制数字量模拟量采集多轴运动控制卡LabVIEW工业控制计算机平台一多槽PCI总线系统%手机对象y流程控制随着pc的发展和普及，采用PC+运动控制卡作为上位控制是运动控制系统的一个主要发展趋势。这种方案可充分利用计算机资源，用于运动过程、运动轨迹都比较复杂，且柔性比较强的机器和设备。从用户使用的角度来看，基于PC机的运动控制卡主要是功能上的差别：硬件接口（输入/输出信号的种类、性能）和软件接口（运动控制函数库的功能函数）。按信号类型一般分为：数字卡和模拟卡。数字卡一般用于控制步进电机和伺服电机，模拟卡用于控制模拟式的伺服电机；数字卡可分为步进卡和伺服卡，步进卡的脉冲输出频率一般较低（几百K左右的频率），适用于控制步进电机；伺服卡的脉冲输出频率较高（可达几兆的频率），能够满足对伺服电机的控制。目前随着数字式伺服电机的发展和普及，数字卡逐渐成为运动控制卡的主流。运动控制卡是基于PC机各种总线的步进电机或数字式伺服电机的上位控制单元。由于计算机主板的更新换代，ISA插槽都越来越少了，PCI总线的运动控制卡是目前的主流。卡上专用CPU与PC机CPU构成主从式双CPU控制模请输入文档名称Eenternameofthedocument请输入文档编号Eenternumberofthedocument请输入密级Pleaseenterconfidentialitylevel式：PC机CPU可以专注于人机界面、实时监控和发送指令等系统管理工作；卡上专用CPU来处理所有运动控制的细节：升降速计算、行程控制、多轴插补等，无需占用PC机资源。随卡提供的运动控制软件库可以更快的解决复杂的运动控制问题。控制卡接受主CPU的指令，进行运动轨迹规划，包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速处理、原点和限位开关等信号的检测等。每块运动控制卡可控制多轴步进电机或数字式伺服电机；通过多卡共用，可实现更多运动轴的控制；每个轴都可以输出脉冲和方向信号，并可输入原点、减速、限位等开关信号，以实现回原点、限位保护等功能。运动控制卡的开放式结构，强大而丰富的软件功能特点，使得用户进行二次开发的设计周期缩短、开发手段多。从目前工业设备中应用来看，使用专业运动控制卡作为运动控制系统的上位控制越来越普及。5.2方案选择1、多“闭环控制”相结合的控制形式实现不管是“工控机+运动控制卡”还是“工控机+PLC”的方案，都可以看到：在系统实现都上是一个闭环系统。这个闭环环节需要使用到图像、音频系统的处理结果，控制器接收从集成层下发的指令进行解算后执行指令。在此层级上，运动控制系统为一“执行层”。在运动控制系统接收来自集成层的信息并按照约定的指令协议解算出需要执行的动作后，调用预先编制的对应动作程序模块执行。此时对动作执行的过程执行不经过系统集成层的闭环控制，确保快速、准确的完成指定动作。2、选择“工控机+运动控制卡”的方式进行控制实现：运动控制卡使用简便，功能丰富，可靠性高。硬件电路实现，集成度高，可靠性比较好。它只需从微机接收控制命令，然后自己完成与运动有关的控制，请输入文档名称Eenternameofthedocument请输入文档编号Eenternumberofthedocument请输入密级Pleaseenterconfidentialitylevel几乎不占