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农业机械曲轴检测系统步进电动机的控制

出处:论文网
时间:2019-03-23

农业机械曲轴检测系统步进电动机的控制

  一、曲轴检测系统

  曲轴检测系统是利用电荷耦合器件也就是CCD摄像头对农业机械曲轴锻件的尺寸、轴向等进行的非接触性的一种检测。曲轴检测系统是由图像采集系统、图像处理系统、步进电动机控制系统以及微机等部件构成的,其中步进电动机控制系统是关键部位,该系统由步进电动机、数据采集卡、电动机驱动器、摄像头轴向进给装置以及位置传感器和软件系统等的部件组成。曲轴检测系统是由CCD摄像头根据进给方式沿着曲轴的方向对曲轴系统进行一个整体扫描,保证曲轴锻件可以绕着轴线的方向进行精准的转动。这种检测方式需要两台电动机来进行检测,见图1。

  二、步进电动机控制系统

  步进电动机是将电脉冲限号转化成角位移或者是线位移的一种电磁机械装置,是利用数字脉冲进行输入与输出的驱动元件步进电动机的很多优点使其在自动检测、设备自动加工以及数控机床等方面得到了广泛的应用,其具有很强的运转特性、精准性以及稳定性。应用比较普遍的步进电动机主要有反应式步进电动机、永磁式步进电动机、混合式步进电动机以及单项式步进电动机。

  (一)硬件设计

  作为影响农业机械工作效率和工作质量的一个关键因素,步进电动机控制系统的设计是提升设备性能的一个关键方面,为了加强对步进电动机控制系统的设计,需要结合控制系统的结构和原理,设置相应的参数,提高控制系统的可靠性和安全性。首先,控制系统要具有及时性、可靠性和一定的使用寿命,这就需要借助先进的技术进行设计,在供电过程中选用UPS,以保障机械设备工作的稳定性。

  此外,步进电动机采用交流伺服控制原理,步进电机每输入一个脉冲就前进一步,其输出角位移与输入脉冲的个数成正比,可以根据输出角位移量来确定输入脉冲的个数。步进电动机将电脉冲变换为角位移的过程中,速度的大小与输入脉冲的频率成正比。输入脉冲的频率能够决定各相绕组施加脉冲信号的宽度。从而调整电动机的转速。在步进电动机轴端通过齿轮传动机构将步进电动机转动的角位移转化为直线机构伸缩量。

  电路中光耦合器件的使用具有很重要的作用,主要表现在以下几个方面:可以实现控制系统与电平之间的转换;可以隔离外部干扰,避免干扰进入系统内部造成系统的破坏,从而可以保证系统的安全工作;可以使系统外线与地线分别连接,这样可以消除信号干扰,从而提高系统的可靠性。

  (二)步进电动机控制系统的软件设计

  步进电动机控制系统的软件设计平台是VC++6.0,该软件系统功能强大,而且可以广泛应用到自动检测、人工智能以及工程控制等的领域,尤其是那些对稳定性、速度等要求很高的场合,另外,采用C语言编程,与系统兼容性强。

  1、板卡函数

  再对系统进行编程时,一定要在工程中加入头文件以及静态链接库文件,这样才可以在程序中采用板卡库函数,其意义是:

  板卡函数:W_812PG_Initial。VC++的定义方式是int W_812PG_Initial,该函数通过板卡的基地址和编号实现初始化,在板卡实现初始化之后,才会调用其他的数据库函数,card_number是板卡的编号参数,这样一个系统就可以实现两块板卡的初始化,赋值形式为十六进制。数字输入通道的编号为di_ch_no,取值范围是0~15,在该系统中,读取位置传感器的输入信号就是依靠该函数来实现的,在参数的调用时,直接赋值为6,这也是根据位置的不同来进行确定,当然,非零不是初始位置。数字输出通道函数则是int W_812PG_DO,通过输出端CN2写入数据,其中,port_number是CN2的高八位和低八位,data用来传递输出信号值。

  2、软件编程的实现

  软件编程的实现步骤首先是要对板卡进行初始化,在进行编程时,要实现程序的函数W_812PG_Initial的调用,然后通过函数返回的错误信息代码可以及时的发现系统中出现的错误与问题。其次是产生脉冲,将参数值写入板卡CN2通道,然后转换成逻辑电平信号传递给信号对接输入口,这样就可以产生脉冲信号,需要注意的是,对参数的正确赋值,可以在程序中添加DX和DY作为函数的参数,这样可以将十六进制转化为二进制,变为程序语言。根据驱动器的接口,FREE可以获得低电平,这样电动机就可以实现正常运转,在整个高电平向低电平转化的过程中,可以实现参数的变化,进而实现软件编程。

  三、步进电动机控制系统的设计

  步进电动机控制系统为了完成控制与计算,主要是利用T0来产生定时中断。

  根据这个程序编写的流程图,见图2。

  另外,为了满足曲轴检测系统的要求,可以将不同型号的曲轴建立在系统程序的小型数据库中,这样,可以根据不同型号的曲轴的对应步数循环使用控制系统,并且利用人机互动的优势,并且在界面尺寸的数据更改上实现步进电动机的控制,从而实现控制系统的参数化,满足了农业机械曲轴检测系统的要求。

  结束语

  通过检测,该系统精度高,运行稳定,从而提高了曲轴检测系统的整体性能。系统中采用PCL-812PG数据采集卡,将VC++6.0作为软件的开发方式,可以在短时间内开发出功能强大的控制系统,从而大大提高系统工作的可靠性,从而有效提高工作效率。

农业机械曲轴检测系统步进电动机的控制

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