【摘要】：光杠桿角編碼器檢測裝置用于角編碼器的誤差檢測,可提高天文望遠(yuǎn)鏡的運(yùn)動控制精度。該裝置需要較高精度的轉(zhuǎn)動控制,并實(shí)現(xiàn)自動檢測。根據(jù)該檢測裝置的功能要求,以可編程多軸運(yùn)動控制器(PMAC)為核心,設(shè)計了角編碼器檢測裝置的控制系統(tǒng),搭建了控制系統(tǒng)的硬件平臺,編寫了控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件,實(shí)現(xiàn)了CCD曝光與碼盤數(shù)據(jù)采集的同步。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該裝置轉(zhuǎn)臺的重復(fù)定位誤差絕對值小于4″,滿足角編碼器檢測系統(tǒng)的要求。
【圖文】：

喑堂耪罅?FPGA)，控制能力從單軸逐步發(fā)展到多軸，系統(tǒng)集成度越來越高，運(yùn)算速度越來越快，擴(kuò)展性越來越好［5］。根據(jù)云南天文臺角編碼器檢測裝置的要求，本文設(shè)計了一個雙軸高精度轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)，其運(yùn)動控制系統(tǒng)基于DeltaTau公司的可編程多軸運(yùn)動控制器(programmablemulti-axismotioncontroller，PMAC)卡構(gòu)建，基于PMAC實(shí)現(xiàn)了角編碼器數(shù)據(jù)采集和CCD曝光的同步。1控制系統(tǒng)的需求分析與策略云南天文臺角編碼器檢測裝置采用雙軸形式的轉(zhuǎn)臺，上下兩個轉(zhuǎn)軸的軸線重合，用兩個步進(jìn)電機(jī)分別控制其轉(zhuǎn)動。實(shí)物以及結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1檢測裝置的實(shí)物與結(jié)構(gòu)圖該檢測裝置的轉(zhuǎn)臺是兩個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)臺，其傳動比分別為180和90，步進(jìn)電機(jī)的型號為42BYG250CⅡ，角距為1．8°。待測角編碼器為雷尼紹(RENISHAW)52mm絕對式環(huán)形光柵。角編碼器檢測控制系統(tǒng)的設(shè)計要求如下:1)能夠自動完成整周檢測，其間不需要人工干預(yù);2)可設(shè)置的檢測參數(shù)包括:單步檢測角度、單步檢測圖像數(shù)、檢測數(shù)據(jù)保存路徑等;3)具備轉(zhuǎn)臺控制調(diào)試所需的基本功能:轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、定點(diǎn)轉(zhuǎn)動、增量轉(zhuǎn)動、零點(diǎn)設(shè)置及保存、自動恢復(fù)零點(diǎn)等;4)實(shí)時采集并顯示轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角、速度等信息;5)實(shí)時采集并顯示角編碼器的轉(zhuǎn)角讀數(shù);6)設(shè)置轉(zhuǎn)臺限位，限位范圍為－1°～361°，且可方便取消及恢復(fù)限位;7)能夠給CCD相機(jī)發(fā)送曝光脈沖，脈沖頻率及數(shù)目可調(diào)，并能夠同步采集角編碼器讀數(shù);8)下轉(zhuǎn)臺重復(fù)定位誤差絕對值小于4"。針對上述要求，并結(jié)合檢測裝置轉(zhuǎn)臺電機(jī)的情況，選用了型號為DM400的雷賽步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。另外，由于美國DeltaTau公司的PMAC卡具有強(qiáng)大的運(yùn)動控制能力和豐富的可擴(kuò)展性［6］。選擇了以PMAC為核心來構(gòu)建運(yùn)動控制系統(tǒng)。2硬件設(shè)計硬件系統(tǒng)以PMAC運(yùn)動控制器為核心，本

了以PMAC為核心來構(gòu)建運(yùn)動控制系統(tǒng)。2硬件設(shè)計硬件系統(tǒng)以PMAC運(yùn)動控制器為核心，本系統(tǒng)選用的具體型號為TurboPMAC2-Eth-lite控制器(clipper)。它功能強(qiáng)大而且結(jié)構(gòu)緊湊，可同時處理8軸的計算，具有100Mbps以太網(wǎng)接口并內(nèi)嵌了PID/陷波/前饋伺服算法的功能。高速響應(yīng)性和高精度位置控制使其可用于絕大部分高精度運(yùn)動控制的場合，比如高精度轉(zhuǎn)臺控制或者天文望遠(yuǎn)鏡控制等［2，7］。此外，基于PMAC卡的I/O擴(kuò)展設(shè)備和運(yùn)動寄存器，可以方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時采集［8］。2．1硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)檢測控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，該系統(tǒng)主要由PMAC運(yùn)動控制單元(包括Clipper卡、附件卡和轉(zhuǎn)接板)、轉(zhuǎn)臺(含電機(jī))、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、光柵角編碼器數(shù)據(jù)采集單元(包括光柵角編碼器和讀數(shù)頭)和CCD相機(jī)等組成。工作站作為控制系統(tǒng)的上位機(jī)，由其完成檢測系統(tǒng)控制的人機(jī)交互及數(shù)據(jù)采集。PMAC控制器是控制系統(tǒng)的下位機(jī)，主要負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)臺的運(yùn)動控制、編碼器數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)發(fā)，以及圖像數(shù)據(jù)采集的控制。圖2角編碼器檢測控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2．2硬件參數(shù)配置硬件系統(tǒng)搭建完成后還需要對PMAC卡進(jìn)行參數(shù)配置，參數(shù)配置主要包括:脈沖+方向信號參數(shù)配置、I/0端口參數(shù)配置和讀數(shù)頭通信協(xié)議參數(shù)配置。步進(jìn)電機(jī)的脈沖加方向控制模式可通過PMAC自帶的全數(shù)字脈沖頻率調(diào)制(PFM)電路實(shí)現(xiàn)，其信號通過轉(zhuǎn)接板DTC—8B的1#，2#軸分別控制上轉(zhuǎn)臺和下轉(zhuǎn)臺。為了獲取這一信號，PMAC必須正確設(shè)置相關(guān)的I變量才能使PFM電路正常工作。這里需設(shè)置I7016=3，作用是設(shè)置第一個通道輸出模式為PFM。為了實(shí)現(xiàn)CCD相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)采集控制，選擇PMAC提供的通用數(shù)字輸入輸出端口(J9)，，該接口包括8組輸出/入端口(MO1～MO8，MI1～MI8)和1組+5V供電端。選擇其中一組輸出端口MO1用于發(fā)送外部?

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 郗志剛,周宏甫;運(yùn)動控制器的發(fā)展與現(xiàn)狀[J];電氣傳動自動化;2005年03期

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 盧軍;胡凡;;基于itop4412核心板的SCARA控制系統(tǒng)設(shè)計[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2017年01期

2 王夫康;張得禮;周偉;;PLCopen軸組運(yùn)動功能塊的研究與實(shí)現(xiàn)[J];機(jī)電工程;2016年12期

3 蘇暢;楊超;胡麗娜;田聰;;面向以太網(wǎng)的人機(jī)界面控制器設(shè)計與開發(fā)[J];電腦迷;2016年07期

4 姬戰(zhàn)國;袁慶一;未來;;Parker運(yùn)動控制器在定位裝配試驗(yàn)機(jī)上的應(yīng)用[J];工程與試驗(yàn);2016年02期

5 李向如;俞建定;汪沁;;基于STM32的機(jī)械手運(yùn)動控制器的實(shí)現(xiàn)[J];微型機(jī)與應(yīng)用;2015年21期

6 鄭天江;宋孫浩;楊亞威;張馳;楊桂林;;基于實(shí)時Linux的網(wǎng)絡(luò)化開放式運(yùn)動控制器研究[J];制造業(yè)自動化;2015年10期

7 張小樂;呼英俊;;基于Trio控制器的吸收式造波機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計[J];天津科技大學(xué)學(xué)報;2014年02期

8 方文超;李世華;陳夕松;;基于DSP的激光切割機(jī)運(yùn)動控制卡的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J];工業(yè)控制計算機(jī);2013年06期

9 肖萍;;計算機(jī)在機(jī)械和電子控制產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用[J];硅谷;2012年14期

10 員天佑;謝閱;;基于現(xiàn)場可編程門陣列的網(wǎng)絡(luò)化步進(jìn)電機(jī)控制器設(shè)計[J];電機(jī)與控制應(yīng)用;2011年11期

【二級參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 徐小增,廖慶華,秦憶;智能控制方法的現(xiàn)狀及發(fā)展[J];佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2002年04期

2 范大鵬,劉鋼,鄭子文,付永紅;方興未艾的開放式運(yùn)動控制技術(shù)[J];組合機(jī)床與自動化加工技術(shù);1999年09期

3 叢爽;運(yùn)動控制中先進(jìn)控制策略的研究綜述[J];微特電機(jī);1998年01期

4 冷增祥;運(yùn)動控制系統(tǒng)概述[J];江蘇電機(jī)工程;1995年03期

【相似文獻(xiàn)】

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1 李士偉;XX雷達(dá)角編碼器與數(shù)據(jù)接口系統(tǒng)研究[D];吉林大學(xué);2007年

本文編號：2629296