[发明专利]一种基于LabVIEW的多电机控制系统

说明书

技术领域

本发明属于视觉测量领域，特别涉及一种基于LabVIEW的多步进电机协同控制系统。

背景技术

在视觉测量技术中，为了提高测量的精度和效率，在数据拼接、尺寸测量中通常需要辅助靶标。基于线激光的辅助靶标具有精度高，实施方便等优点，在视觉测量中广泛应用。但是，视觉测量中不同阶段对辅助激光光条的组合形式及光条之间间距要求不同，需要根据实际测量的进程进行实时调整。

目前对于多个步进电机的协调控制多基于单片机芯片设计控制电路，成本较低，灵活性好，但是由于单片机本身结构简单，在工业环境尤其是恶劣工况下稳定性较差，无法满足可靠稳定的需求。2008年6月贺洪江等在期刊《工矿自动化》上发表“基于DSP的多电机控制系统”一文，采用1片DSP芯片对2台异步电机进行控制，并利用SVPWM方法对电机进行变频调速，该方法具有较高的性价比。但是本身电路较复杂，系统稳定性不高，控制电机数目较少。在专利公告号为CN 103116318名称为“一种机器人多轴同步控制方法”的专利中，利用插补软件与小型PLC硬件平台组成控制系统，由插补软件控制PLC向各个电机发送脉冲，从而对多个电机进行控制。该方法成本较低，但是由于PLC本身脉冲输出口很少，在控制较多电机时需要多个PLC共同工作，成本较高，且会导致系统冗余，影响使用便捷性。因此，需要一种新的方法实现对多台步进电机的快速稳定控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，发明一种基于LabVIEW的多电机控制系统。控制系统由硬件部分与软件部分构成，软件部分基于LabVIEW编程平台编写控制程序及系统界面，利用该系统控制相关硬件设备，实现多台步进电机的协同控制，使与其相连的相关机械设备能够投射出三种模式的光条组合，并快速稳定地进行切换，同时能够对各光条之间的间距实现联合调节及单根光条位置的独立调节。该系统可以方便稳定地控制多台步进电机同步协调工作，有效提高视觉测量的效率。

本发明采取的技术方案是一种基于LabVIEW的多电机控制系统，其特征在于，控制系统由硬件部分与软件部分构成；硬件部分包括电源7、工作站1、通信板卡2、PXI Express机箱3、计数器卡4、驱动器5、步进电机6、辅助电源8；电源7与工作站1和PXI Express机箱3相连，工作站1通过通信板卡2与PXI Express机箱3进行通讯，计数器卡4与PXI Express机箱3输出端连接，并将控制信号传输至驱动器5，驱动器5再将脉冲信号和方向信号发送至步进电机6，实现控制；辅助电源8与驱动器5相连，为其提供24V直流电压；

软件部分是基于LabVIEW平台开发的，通过硬件部分实现对多个步进电机的协同控制；软件部分包括常用功能模块Ⅰ、间距调节模块Ⅱ、参数设置模块Ⅲ和急停模块Ⅳ；

常用功能模块Ⅰ由对阵列架内部多台步进电机进行调节的阵列架间距调节a和阵列架平移调节b以及对阵列架整体进行调节的阵列架模式c构成，实现联合调节功能；阵列架间距调节a用来调整左右阵列架激光光条之间的间距的增大或缩小，阵列架平移调节b用来实现激光光条整体俯仰或水平方向的移动；阵列架模式c是控制左右阵列架的旋转，从而实现水平光条、竖直光条以及交叉网格三种模式的切换；

间距调节模块Ⅱ对每个步进电机进行独立调节，包括左阵列架间距微调d、右阵列架间距微调e和阵列架工作模式f；对每根光条的位置以及两个阵列架旋转角度进行微调；

参数设置模块Ⅲ用来设置常用功能模块Ⅰ和间距调节模块Ⅱ中每次单击所控制各种型号步进电机的单步脉冲数和脉冲频率，以调节步进电机单步旋转角度和旋转速度；

急停模块Ⅳ内嵌于所有其他模块中，用来迅速切断所有信号，在发生意外情况前立即停止所有电机的运转，使设备稳定在当前位置，防止意外情况的发生；