通用型電動調(diào)平系統(tǒng)智能控制器的制造方法
【專利摘要】通用型電動調(diào)平系統(tǒng)智能控制器，包括高集成度主板、高性能核心控制模塊、嵌入式操作模塊、仿人智能調(diào)平控制模塊、以太網(wǎng)模塊、數(shù)字顯示終端、手持式調(diào)試終端、多UART擴(kuò)展模塊、CAN總線模塊、數(shù)字輸入模塊、數(shù)字輸出模塊和電源模塊，各模塊和高性能核心控制模塊通信連接。本發(fā)明遵循系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參數(shù)化、模塊化理念，通過集成現(xiàn)代計(jì)算機(jī)處理技術(shù)、嵌入式軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、自動控制技術(shù)、參數(shù)化整定技術(shù)和復(fù)雜總線控制技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種通用型電動調(diào)平系統(tǒng)智能控制器，該控制器能夠控制參數(shù)現(xiàn)場設(shè)定的、可匹配不同驅(qū)動器和水平傳感器的通用型電動調(diào)平控制器，而且基于通用嵌入式操作系統(tǒng)的控制軟件也擴(kuò)展了系統(tǒng)的通用性、可移植性和易重構(gòu)性。
【專利說明】通用型電動調(diào)平系統(tǒng)智能控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種調(diào)平控制器，具體涉及一種通用型電動調(diào)平系統(tǒng)智能控制器。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中許多的可移動設(shè)備在使用的時(shí)候，通常都對設(shè)備的安裝面有水平要 求，該水平面將為設(shè)備提供一個(gè)檢測基準(zhǔn)點(diǎn)。對于設(shè)備支撐面剛性不好的情況下，依靠一般 的費(fèi)時(shí)費(fèi)力的手動調(diào)平技術(shù)和以液壓為動力源的調(diào)平系統(tǒng)，就很難通過上述的方法獲得水 平基準(zhǔn)面，特別是在有一定坡度的地形、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等因素影響，要求設(shè)備始終與水平面保持 水平，通過觀察水平儀，用人工進(jìn)行調(diào)節(jié)的難度是非常大的。
[0003] 電動調(diào)平控制系統(tǒng)的應(yīng)用在一定程度上解決了原有的技術(shù)問題，電動調(diào)平控制器 作為電動調(diào)平控制系統(tǒng)的核心，其通過實(shí)時(shí)讀取水平傳感器送來的系統(tǒng)水平狀態(tài)信息，根 據(jù)水平狀態(tài)信息和各支撐腿的電機(jī)力矩、速度和開關(guān)狀態(tài)信息，計(jì)算電機(jī)需要的輸出轉(zhuǎn)速 和力矩，控制電機(jī)向減小偏差的方向運(yùn)轉(zhuǎn)。電動調(diào)平控制器需要匹配不同的驅(qū)動器和水平 傳感器接口，如RS422、RS232、RS485、CAN2. 0、以太網(wǎng)接口等；另外由于用戶最終控制對象 參數(shù)一般是動態(tài)變化的，這就需要對控制器進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，使之能夠在現(xiàn)場進(jìn)行簡單快 速的參數(shù)輸入和系統(tǒng)整定。解決現(xiàn)行通用控制器需要專業(yè)人員現(xiàn)場進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)和專業(yè)調(diào) 試的問題，對控制器進(jìn)行電動調(diào)平的進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，通過簡便的手持式終端進(jìn)行參數(shù)設(shè) 計(jì)和系統(tǒng)校驗(yàn)，不僅大大簡化系統(tǒng)的應(yīng)用難度，也簡化用戶系統(tǒng)集成和調(diào)試的時(shí)間，方便用 戶系統(tǒng)升級。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種通用型電動調(diào)平系統(tǒng)智能控制器，該智能 控制器可以匹配不同驅(qū)動器和水平傳感器，解決了傳統(tǒng)調(diào)平控制器調(diào)試時(shí)間長、通用互換 性差和不能自動重組系統(tǒng)等問題。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下方式來實(shí)現(xiàn)：
[0006] 通用型電動調(diào)平系統(tǒng)智能控制器，包括高集成度主板、高性能核心控制模塊、嵌入 式操作模塊、仿人智能調(diào)平控制模塊、以太網(wǎng)模塊、數(shù)字顯示終端、手持式調(diào)試終端、多UART 擴(kuò)展模塊、CAN總線模塊、數(shù)字輸入模塊、數(shù)字輸出模塊和電源模塊，
[0007] 所述高性能核心控制模塊，用于集成嵌入式操作模塊，完成調(diào)平控制所需要的采 集和處理，實(shí)現(xiàn)高精度的調(diào)平控制算法，以及相應(yīng)的安全防護(hù)和故障診斷；
[0008] 所述嵌入式操作模塊，用于實(shí)現(xiàn)硬件的管理，并為仿人智能調(diào)平控制模塊的運(yùn)行 提供平臺，所述嵌入式操作模塊與高性能核心控制模塊通訊連接；
[0009] 所述以太網(wǎng)模塊與上位機(jī)通訊連接，用于實(shí)時(shí)接受上位機(jī)指令，并將運(yùn)行狀態(tài)信 息提交上位機(jī)；
[0010] 所述數(shù)字顯示終端與高性能核心控制模塊雙向通訊連接，用于實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的水 平狀態(tài)、故障信息與處理建議； toon] 所述手持式調(diào)試終端與高性能核心控制模塊雙向通訊連接，用于控制器集成調(diào)試 的輸入；
[0012] 所述多UART擴(kuò)展模塊，用于將控制器擴(kuò)展3- 8個(gè)UART接口，控制器匹配不同接 口的水平傳感器和電機(jī)驅(qū)動器，并為數(shù)字顯示終端提供相應(yīng)的接口；
[0013] 所述CAN總線模塊與高性能核心控制模塊雙向通訊連接，與水平傳感器、運(yùn)動電 機(jī)驅(qū)動器和其他顯示模塊進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)調(diào)平對象信息的實(shí)時(shí)采集與電機(jī)驅(qū)動器的通信和 控制；
[0014] 所述數(shù)字輸入模塊與高性能核心控制模塊相連，用于將調(diào)平控制所需要的狀態(tài)進(jìn) 行電氣隔離與電平轉(zhuǎn)換成所述高性能核心控制模塊匹配的數(shù)字信息；
[0015] 所述數(shù)字輸出模塊，用于將高性能核心控制模塊發(fā)出的控制指令進(jìn)行電氣隔離與 功率放大，送到相對應(yīng)的執(zhí)行模塊；
[0016] 所述電源模塊，為整個(gè)控制器提供電源并對各電源接口進(jìn)行管理。
[0017] 進(jìn)一步的，所述的仿人智能調(diào)平控制模塊，包括初始化模塊、通信模塊、狀態(tài)檢測 與故障處理模塊、調(diào)平控制模塊、顯示與控制模塊、時(shí)間基準(zhǔn)模塊和參數(shù)整定模塊，所述的 初始化模塊、通信模塊、狀態(tài)檢測與故障處理模塊、調(diào)平控制模塊、顯示與控制模塊、時(shí)間基 準(zhǔn)模塊和參數(shù)整定模塊分別與仿人智能調(diào)平控制模塊通訊連接。
[0018] 所述通信模塊包括CAN通信模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊和串口通信模塊，所述CAN通信模 塊，用于實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動器、水平傳感器和數(shù)字顯示終端的通訊；所述網(wǎng)絡(luò)通信模塊，用于實(shí) 現(xiàn)與上位機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信；所述串口通信模塊，用于實(shí)現(xiàn)對外各種數(shù)據(jù)的通信。
[0019] 所述調(diào)平控制模塊包括粗調(diào)平控制模塊和精調(diào)平模塊；所述時(shí)間基準(zhǔn)模塊包括粗 時(shí)間模塊和精確時(shí)間模塊。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果：本發(fā)明遵循系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參數(shù)化、模塊化 理念，通過集成現(xiàn)代計(jì)算機(jī)處理技術(shù)、嵌入式軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、自動控制技術(shù)、參數(shù)化整定技 術(shù)和復(fù)雜總線控制技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種通用型電動調(diào)平系統(tǒng)智能控制器，通過采集控制對象 水平狀態(tài)信息、各開關(guān)狀態(tài)信息、手持式調(diào)試終端輸入信息，通過仿人智能控制算法，計(jì)算 各電機(jī)運(yùn)動指令，驅(qū)動電機(jī)運(yùn)動減小偏差，與一般的調(diào)平控制器相比，本發(fā)明提供了一種控 制參數(shù)現(xiàn)場設(shè)定的、可匹配不同驅(qū)動器和水平傳感器的通用型電動調(diào)平控制器，而且基于 通用嵌入式操作系統(tǒng)的控制軟件也擴(kuò)展了系統(tǒng)的通用性、可移植性和易重構(gòu)性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明通用型電動調(diào)平系統(tǒng)智能控制器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明的仿人智能調(diào)平控制模塊的框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0024] 如圖1所示，通用型電動調(diào)平系統(tǒng)智能控制器，包括高集成度主板1、高性能核心 控制模塊2、嵌入式操作模塊3、仿人智能調(diào)平控制模塊4、以太網(wǎng)模塊5、數(shù)字顯示終端6、 手持式調(diào)試終端7、多UART擴(kuò)展模塊8、CAN總線模塊9、數(shù)字輸入模塊10、數(shù)字輸出模塊11 和電源模塊12。
[0025] 高集成度主板1主要是將高性能核心控制模塊2、以太網(wǎng)模塊5、多UART擴(kuò)展模塊 8、CAN總線模塊9、數(shù)字輸入模塊10、數(shù)字輸出模塊11和電源模塊12等硬件模塊集成在一 起，從而實(shí)現(xiàn)高集成度的設(shè)計(jì)；
[0026] 高性能核心控制模塊2,用于集成嵌入式操作模塊，完成調(diào)平控制所需要的采集和 處理，實(shí)現(xiàn)高精度的調(diào)平控制算法，以及相應(yīng)的安全防護(hù)和故障診斷；其基于高性能ARM處 理器的嵌入式核心板模塊，內(nèi)部集成了嵌入式操作模塊3和仿人智能調(diào)平控制模塊4 ;
[0027] 嵌入式操作模塊3,用于實(shí)現(xiàn)硬件的管理，并為仿人智能調(diào)平控制模塊的運(yùn)行提供 平臺，嵌入式操作模塊支持WINCE、Linux二種嵌入式操作系統(tǒng)，用戶可自行選擇其中一種， 使軟件的開發(fā)周期大大縮短，提供了豐富的軟件資源，軟件的升級更方便；
[0028] 以太網(wǎng)模塊5與上位機(jī)通訊連接，用于實(shí)時(shí)接受上位機(jī)指令，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的遠(yuǎn)程 遙控和監(jiān)視整個(gè)調(diào)平系統(tǒng)狀態(tài)；
[0029] 數(shù)字顯示終端6與高性能核心控制模塊雙向通訊連接，用于實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的水平 狀態(tài)、故障信息與處理建議，有數(shù)碼顯示管模式和液晶顯示屏兩種顯示模式可供用戶自行 選擇；
[0030] 手持式調(diào)試終端7與高性能核心控制模塊雙向通訊連接，通過RS422通信實(shí)現(xiàn)整 個(gè)調(diào)平控制系統(tǒng)各參數(shù)的設(shè)定，用戶可根據(jù)不同環(huán)境需要設(shè)定適合當(dāng)前設(shè)備的參數(shù)，包括 調(diào)平精度、升降腿速度、舉升設(shè)備高度、著地與過載保護(hù)門限值等參數(shù)，簡化了用戶系統(tǒng)集 成和調(diào)試的時(shí)間；
[0031] 多UART擴(kuò)展模塊8包括RS232、RS422、RS485三種串行通信模塊，用戶可以根據(jù)要 求，選擇其中一種或多種實(shí)現(xiàn)用戶需要的功能，其中RS485通信模塊也可以實(shí)現(xiàn)CAN總線模 塊9的功能；
[0032] CAN總線模塊9與高性能核心控制模塊雙向通訊連接，主要實(shí)現(xiàn)與伺服驅(qū)動器、水 平儀、數(shù)據(jù)顯示終端6等之間的數(shù)據(jù)通信；包括電機(jī)的實(shí)時(shí)速度、電流、扭矩、溫度和狀態(tài)信 息等，水平儀的X軸與Y軸的實(shí)時(shí)角度誤差，整個(gè)調(diào)平控制器的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)之間的 通信；
[0033] 數(shù)字輸入模塊10與高性能核心控制模塊相連，用于將調(diào)平控制所需要的狀態(tài)進(jìn) 行電氣隔離與電平轉(zhuǎn)換成所述高性能核心控制模塊匹配的數(shù)字信息；所述數(shù)字輸入模塊集 成了 36路通過光耦隔離的24V數(shù)字信號輸入口，主要接收各種開關(guān)量信號，包括操控面板 的操作命令、支腿的上下限位、用戶自定義等信號，然后再將這些信號打包處理好輸送到高 性能核心控制模塊中進(jìn)行處理；
[0034] 數(shù)字輸出模塊11用于將高性能核心控制模塊發(fā)出的控制指令進(jìn)行電氣隔離與功 率放大，送到相對應(yīng)的執(zhí)行模塊；所述數(shù)字輸出模塊集成了 36路通過光耦隔離的24V數(shù)字 信號輸出口，主要輸出各種開關(guān)量信號，包括各種狀態(tài)指示燈、電機(jī)制動、用戶自定義等信 號；
[0035] 電源模塊12,為整個(gè)控制器提供電源并對各電源接口進(jìn)行管理，提供調(diào)平控制器 所用的各種電壓，電壓的等級分別為24V、12V、5V。
[0036] 如圖2所示，所述的仿人智能調(diào)平控制模塊4,包括初始化模塊41、通信模塊42、狀 態(tài)檢測與故障處理模塊43、調(diào)平控制模塊44、顯示與控制模塊45、時(shí)間基準(zhǔn)模塊46和參數(shù) 整定模塊47,所述的初始化模塊、通信模塊、狀態(tài)檢測與故障處理模塊、調(diào)平控制模塊、顯示 與控制模塊、時(shí)間基準(zhǔn)模塊和參數(shù)整定模塊分別與仿人智能調(diào)平控制模塊通訊連接。
[0037] 所述通信模塊42包括CAN通信模塊421、網(wǎng)絡(luò)通信模塊422和串口通信模塊423， 所述CAN通信模塊，用于實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動器、水平傳感器和數(shù)字顯示終端的通訊；所述網(wǎng)絡(luò)通 信模塊，用于實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信；所述串口通信模塊，用于實(shí)現(xiàn)對外各種數(shù)據(jù)的通 信。所述調(diào)平控制模塊44包括粗調(diào)平控制模塊441和精調(diào)平模塊442 ;所述時(shí)間基準(zhǔn)模塊 46包括粗時(shí)間模塊461和精確時(shí)間模塊462。
[0038] 初始化模塊41完成系統(tǒng)的初始化，隨后狀態(tài)檢測與故障處理模塊43檢測系統(tǒng)狀 態(tài)并判定是否有故障存在，同時(shí)給出處理建議輸送顯示與控制模塊45,狀態(tài)檢測與故障處 理模塊43與顯示與控制模塊45在主程序中不停地循環(huán)運(yùn)行，持續(xù)地檢測系統(tǒng)狀態(tài)并給出 處理建議。通信模塊42主要檢測通信接口是否正常，并通過CAN通信模塊421、網(wǎng)絡(luò)通信模 塊422、串口通信模塊423等判斷與之相連接的外設(shè)是否正常，若正常，則執(zhí)行相應(yīng)的后續(xù) 程序，如不正常，則報(bào)故障并給出相應(yīng)的故障信息。
[0039] 調(diào)平控制模塊44包括粗調(diào)平控制模塊441、精調(diào)平控制模塊（23)及相應(yīng)的輔助程 序，根據(jù)通信接口采集到的水平狀態(tài)信息選擇粗調(diào)平還是精調(diào)平，一般先進(jìn)行粗調(diào)平，再進(jìn) 行精調(diào)平。調(diào)平控制過程中需要相應(yīng)的時(shí)間基準(zhǔn)，調(diào)用相應(yīng)的時(shí)間基準(zhǔn)模塊46,時(shí)間基準(zhǔn)模 塊包括粗時(shí)間模塊461和精確時(shí)間模塊462,具體在使用中兩種都會用到。
[0040] 顯示與控制模塊45主要完成調(diào)平信息的、故障信息及相應(yīng)的處理建議等的顯示， 如果選擇液晶顯示，還可以顯示操作說明和維修動畫等內(nèi)容。
[0041] 以上所述僅是本發(fā)明的實(shí)施方式，再次聲明，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來 說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也列入本發(fā)明 權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 通用型電動調(diào)平系統(tǒng)智能控制器，其特征在于：包括高集成度主板（1)、高性能核心 控制模塊（2)、嵌入式操作模塊（3)、仿人智能調(diào)平控制模塊（4)、以太網(wǎng)模塊（5)、數(shù)字顯 示終端￠)、手持式調(diào)試終端（7)、多UART擴(kuò)展模塊（8)、CAN總線模塊（9)、數(shù)字輸入模塊 (10)、數(shù)字輸出模塊（11)和電源模塊（12)， 所述高性能核心控制模塊（2)，用于集成嵌入式操作模塊，完成調(diào)平控制所需要的采集 和處理，實(shí)現(xiàn)高精度的調(diào)平控制算法，以及相應(yīng)的安全防護(hù)和故障診斷； 所述嵌入式操作模塊（3)，用于實(shí)現(xiàn)硬件的管理，并為仿人智能調(diào)平控制模塊的運(yùn)行提 供平臺，所述嵌入式操作模塊與高性能核心控制模塊通訊連接； 所述以太網(wǎng)模塊（5)與上位機(jī)通訊連接，用于實(shí)時(shí)接受上位機(jī)指令，并將運(yùn)行狀態(tài)信 息提交上位機(jī)； 所述數(shù)字顯示終端（6)與高性能核心控制模塊雙向通訊連接，用于實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的水 平狀態(tài)、故障信息與處理建議； 所述手持式調(diào)試終端（7)與高性能核心控制模塊雙向通訊連接，用于控制器集成調(diào)試 的輸入； 所述多UART擴(kuò)展模塊（8)，用于將控制器擴(kuò)展3- 8個(gè)UART接口，控制器匹配不同接 口的水平傳感器和電機(jī)驅(qū)動器，并為數(shù)字顯示終端提供相應(yīng)的接口； 所述CAN總線模塊（9)與高性能核心控制模塊雙向通訊連接，與水平傳感器、運(yùn)動電機(jī) 驅(qū)動器和其他顯示模塊進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)調(diào)平對象信息的實(shí)時(shí)采集與電機(jī)驅(qū)動器的通信和控 制； 所述數(shù)字輸入模塊（10)與高性能核心控制模塊相連，用于將調(diào)平控制所需要的狀態(tài) 進(jìn)行電氣隔離與電平轉(zhuǎn)換成所述高性能核心控制模塊匹配的數(shù)字信息； 所述數(shù)字輸出模塊（11)，用于將高性能核心控制模塊發(fā)出的控制指令進(jìn)行電氣隔離與 功率放大，送到相對應(yīng)的執(zhí)行模塊； 所述電源模塊（12)，為整個(gè)控制器提供電源并對各電源接口進(jìn)行管理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型電動調(diào)平系統(tǒng)智能控制器，其特征在于：所述的仿人 智能調(diào)平控制模塊（4)，包括初始化模塊（41)、通信模塊（42)、狀態(tài)檢測與故障處理模塊 (43)、調(diào)平控制模塊（44)、顯示與控制模塊（45)、時(shí)間基準(zhǔn)模塊（46)和參數(shù)整定模塊（47)， 所述的初始化模塊、通信模塊、狀態(tài)檢測與故障處理模塊、調(diào)平控制模塊、顯示與控制模塊、 時(shí)間基準(zhǔn)模塊和參數(shù)整定模塊分別與仿人智能調(diào)平控制模塊通訊連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的通用型電動調(diào)平系統(tǒng)智能控制器，其特征在于：所述通信模 塊（42)包括CAN通信模塊（421)、網(wǎng)絡(luò)通信模塊（422)和串口通信模塊（423)，所述CAN通 信模塊，用于實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動器、水平傳感器和數(shù)字顯示終端的通訊；所述網(wǎng)絡(luò)通信模塊，用 于實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信；所述串口通信模塊，用于實(shí)現(xiàn)對外各種數(shù)據(jù)的通信。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的通用型電動調(diào)平系統(tǒng)智能控制器，其特征在于：所述調(diào) 平控制模塊（44)包括粗調(diào)平控制模塊（441)和精調(diào)平模塊（442);所述時(shí)間基準(zhǔn)模塊（46) 包括粗時(shí)間模塊（461)和精確時(shí)間模塊（462)。
【文檔編號】G05B19/418GK104155965SQ201410444460
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】陳爾禹, 董剛 申請人:成都市德技特科技有限公司