一種基于LabVIEW的多電機控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于視覺測量領域，特別涉及一種基于LabVIEW的多步進電機協(xié)同控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在視覺測量技術中，為了提高測量的精度和效率，在數(shù)據拼接、尺寸測量中通常需要輔助靶標?；诰€激光的輔助靶標具有精度高，實施方便等優(yōu)點，在視覺測量中廣泛應用。但是，視覺測量中不同階段對輔助激光光條的組合形式及光條之間間距要求不同，需要根據實際測量的進程進行實時調整。
[0003]目前對于多個步進電機的協(xié)調控制多基于單片機芯片設計控制電路，成本較低，靈活性好，但是由于單片機本身結構簡單，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《工礦自動化》上發(fā)表“基于DSP的多電機控制系統(tǒng)” 一文，采用I片DSP芯片對2臺異步電機進行控制，并利用SVPffM方法對電機進行變頻調速，該方法具有較高的性價比。但是本身電路較復雜，系統(tǒng)穩(wěn)定性不高，控制電機數(shù)目較少。在專利公告號為CN 103116318名稱為“一種機器人多軸同步控制方法”的專利中，利用插補軟件與小型PLC硬件平臺組成控制系統(tǒng)，由插補軟件控制PLC向各個電機發(fā)送脈沖，從而對多個電機進行控制。該方法成本較低，但是由于PLC本身脈沖輸出口很少，在控制較多電機時需要多個PLC共同工作，成本較高，且會導致系統(tǒng)冗余，影響使用便捷性。因此，需要一種新的方法實現(xiàn)對多臺步進電機的快速穩(wěn)定控制。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的缺陷，發(fā)明一種基于LabVIEW的多電機控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)由硬件部分與軟件部分構成，軟件部分基于LabVIEW編程平臺編寫控制程序及系統(tǒng)界面，利用該系統(tǒng)控制相關硬件設備，實現(xiàn)多臺步進電機的協(xié)同控制，使與其相連的相關機械設備能夠投射出三種模式的光條組合，并快速穩(wěn)定地進行切換，同時能夠對各光條之間的間距實現(xiàn)聯(lián)合調節(jié)及單根光條位置的獨立調節(jié)。該系統(tǒng)可以方便穩(wěn)定地控制多臺步進電機同步協(xié)調工作，有效提尚視覺測量的效率。
[0005]本發(fā)明采取的技術方案是一種基于LabVIEW的多電機控制系統(tǒng)，其特征在于，控制系統(tǒng)由硬件部分與軟件部分構成；硬件部分包括電源7、工作站1、通信板卡2、PXIExpress機箱3、計數(shù)器卡4、驅動器5、步進電機6、輔助電源8 ;電源7與工作站I和PXIExpress機箱3相連，工作站I通過通信板卡2與PXI Express機箱3進行通訊，計數(shù)器卡
4與PXI Express機箱3輸出端連接，并將控制信號傳輸至驅動器5，驅動器5再將脈沖信號和方向信號發(fā)送至步進電機6，實現(xiàn)控制；輔助電源8與驅動器5相連，為其提供24V直流電壓；
[0006]軟件部分是基于LabVIEW平臺開發(fā)的，通過硬件部分實現(xiàn)對多個步進電機的協(xié)同控制；軟件部分包括常用功能模塊1、間距調節(jié)模塊I1、參數(shù)設置模塊III和急停模塊IV ;
[0007]常用功能模塊I由對陣列架內部多臺步進電機進行調節(jié)的陣列架間距調節(jié)a和陣列架平移調節(jié)b以及對陣列架整體進行調節(jié)的陣列架模式c構成，實現(xiàn)聯(lián)合調節(jié)功能；陣列架間距調節(jié)a用來調整左右陣列架激光光條之間的間距的增大或縮小，陣列架平移調節(jié)b用來實現(xiàn)激光光條整體俯仰或水平方向的移動；陣列架模式c是控制左右陣列架的旋轉，從而實現(xiàn)水平光條、豎直光條以及交叉網格三種模式的切換；
[0008]間距調節(jié)模塊II對每個步進電機進行獨立調節(jié)，包括左陣列架間距微調d、右陣列架間距微調e和陣列架工作模式f ;對每根光條的位置以及兩個陣列架旋轉角度進行微調；
[0009]參數(shù)設置模塊III用來設置常用功能模塊I和間距調節(jié)模塊II中每次單擊所控制各種型號步進電機的單步脈沖數(shù)和脈沖頻率，以調節(jié)步進電機單步旋轉角度和旋轉速度；
[0010]急停模塊IV內嵌于所有其他模塊中，用來迅速切斷所有信號，在發(fā)生意外情況前立即停止所有電機的運轉，使設備穩(wěn)定在當前位置，防止意外情況的發(fā)生；
[0011]軟件的控制流程是:首先檢測急停程序是否觸發(fā)，如果觸發(fā)，則立即切斷所有信號，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，即會對應生成一個簇文件，該文件包含有事件、方向、脈沖數(shù)和脈沖頻率的信號，在系統(tǒng)中預先設定了所有可能產生的控制信號，這些預設信號同樣為簇文件，包含事件、方向、脈沖數(shù)和脈沖頻率的相關信息，在接收到控制面板發(fā)來的信號后，系統(tǒng)首先根據所接收信號中包含的事件信息查找所有預設信號中的事件信息并與之匹配，然后將匹配成功的預設信號中所包含的事件、方向、脈沖數(shù)和脈沖頻率的信息作為一個新的簇文件傳輸至下一個判斷系統(tǒng)；用同樣的方法，利用信號內部包含的事件信息從系統(tǒng)預設控制信號中提取與之匹配的信號，成功后將包含方向、脈沖數(shù)和脈沖頻率的信號發(fā)送至計數(shù)器卡4，計數(shù)器卡4按信號中所包含的控制信息向驅動器5發(fā)射相應脈沖，實現(xiàn)對電機的控制；程序執(zhí)行過程中，會始終檢測急停程序是否觸發(fā)，如果觸發(fā)會立即切斷所有信號，使系統(tǒng)停止運行。
[0012]本發(fā)明的有益效果是基于LabVIEW開發(fā)了一個多電機的協(xié)同控制系統(tǒng)，程序簡單，操作方便，與利用單片機、PLC等設備來控制相比具有更好的穩(wěn)定性和便捷性，可以高效方便地對多個步進電機進行協(xié)同控制，實現(xiàn)視覺測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)同及獨立調節(jié)，提高了視覺測量的效率。
【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機箱，4-計數(shù)器/定時器板卡，5-驅動器，6-步進電機，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-間距調節(jié)模塊，II1-參數(shù)設置模塊，IV -急停模塊，a-陣列架間距調節(jié)，b-陣列架平移調節(jié)，C-陣列架模式。
[0015]圖3為間距調節(jié)模塊II的軟件控制界面，其中，I1-間距調節(jié)模塊，d-左陣列架間距微調，e-右陣列架間距微調，f-陣列架工作模式。
[0016]圖4為參數(shù)設置模塊III的軟件控制界面，其中，II1-參數(shù)設置模塊，g-42步進電機，h-57步進電機。
[0017]圖5為軟件的控制流程圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合技術方案和附圖詳細說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0019]實施例中，采用十臺線激光器，要求其能投射出豎直平行光條、水平平行光條以及交叉網格三種光條組合形式，并且能夠快速對光條之間的間距和位置進行調節(jié)。機械裝置方案是將十臺激光器平均分為兩組，并將其分別固定于兩個機械架中，分別稱為左陣列和右陣列，當兩陣列激光器均水平放置時，十臺激光器投射光條均為水平光條，即實現(xiàn)了水平光條的投射模式。如果利用電機將左陣列的五臺線激光器整體旋轉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格的形式。同理再利用電機將右陣列的五臺線激光器同樣旋轉90°，使其均處于豎直狀態(tài)，則十臺線激光器均投射豎直光條，即實現(xiàn)了豎直平行光條投射模式。另外，在兩個陣列架內部，每一個線激光器下方都連接有一個間距調節(jié)裝置，每一個間距調節(jié)裝置都連接有一臺步進電機，并且可以將電機的旋轉運動轉換為線激光器的俯仰運動，從而改變投射光條的位置。為了實現(xiàn)整個機械裝置的靈活協(xié)調控制，需要一種多電機協(xié)同控制方法，同時對12臺步進電機進行協(xié)同控制，完成三種光條投射模式的靈活轉換和各光條之間間距和位置的聯(lián)合調節(jié)及每根光條位置的單獨調節(jié)。
[0020]附圖1是本發(fā)明的一個實施例，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機箱3、通信板卡2、計數(shù)器/定時器板卡4、驅動器5、步進電機6、輔助電源8。電源7與工作站I和PXI Express機箱3相連，工作站I通過通信板卡2與PXI Express機箱3通訊，計數(shù)器卡4與PXI Express機箱3輸出端連接，控制信號通過計數(shù)器卡4傳輸至驅動器5，驅動器5再將脈沖信號和方向信號發(fā)送至步進電機6，