[发明专利]一种多通道实时数据采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及数据采集系统技术领域，具体为一种多通道实时数据采集系统。

背景技术

现代运动控制已成为电机学、电力电子技术、微电子技术、计算机控制技术、控制理论、信号检测与处理技术等多门学科相互交叉的综合性学科。多轴运控制技术集成了现代运动控制领域的众多关键技术，是制造业数字化、工业现代化和生产过程自动化的核心。多轴联动控制系统采用先进的多轴运动控制技术，在多轴联动数控机床、多轴联动数控加工中心、多自由度工业机器人、复杂的工业自动化生产线和航空航天领域有着广泛应用。国内外的众多企业、科研院所结合生产的需要和科研的需求开发了种类繁多、设备齐全的多轴联动控制系统。

伴随着多轴联动控制系统的使用推广和性能提升，迫切需要研制相应的测试设备，检测多轴联动控制系统的关键性能参数，监测其工作状态。传统的检测手段依靠示波器、逻辑分析仪等设备，存在着检测的信号少、实时性差、监测时间短等不足。随着计算机仿真技术、建模与仿真技术、电子学技术的发展，运动控制系统测试设备的性能不断提高，功能日益完善。但是，此类测试装备的不足在于：采集的信号通道数单一、无法并行采集多通道信号、数据传输速率较低，不能满足高速、实时、多通道并行检测多轴联动控制系统工作状态的需求。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多通道实时数据采集系统，包括FPGA控制器和数据传输模块，所述FPGA控制器的双向端口通过控制线电性连接三个A/D转换器，其中所述两个A/D转换器接收经过信号调理电路处理后的控制信号，另一个A/D转换器接收信号调理电路处理后的开关信号，所述信号调理电路的输入端与多路开关选择器相连接，所述FPGA控制器的输出端通过LVDS高速串行通信电路与数据传输FPGA控制电路相连接，所述FPGA控制器的存储端还通过控制线与FIFO存储电路相连接，所述FIFO存储电路的数据端与SDRAM存储器相连接，所述FPGA控制器的信号端通过RS422接收器与多轴联动控制系统相连接，所述数据传输FPGA控制电路内置有数据传输模块，所述数据传输模块的输出端通过控制线与接口电路电性连接，所述接口电路的输出端通过PCI总线与主控计算机相连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述多轴联动控制系统内置有多个并联控制单元，所述控制单元输出的控制信号通过信号预处理电路处理后传递给数据采集卡，所述数据采集卡的信号端与数据处理器相连接，所述信号处理器内置有缓存单元，所述信号处理器的输出端通过PCI总线与主控计算机相连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述信号处理器的输出端通过RS-422通信模块反馈连接到控制单元的数据端口。

作为本发明一种优选的技术方案，所述FPGA控制器的输入端还设置有以太网模块，所述以太网模块通过RJ45接口与上位机相连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述SDRAM存储器的信号端还通过控制线与数据传输FPGA控制电路电性连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述接收控制信号的A/D转换器上开设有两个信号调理电路控制端口。

作为本发明一种优选的技术方案，所述FPGA控制器的输出端还电性连接LCD液晶显示屏。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该多通道实时数据采集系统，通过信号调理电路和多路开关电路共同接收控制信号，针对不同的通道需求，设置有三个A/D转换器，最多可以满足16个通道并且每个通道平均4路工作信号并行工作的条件。通道的控制信号直接经过信号调理后分别由两个A/D转换电路并行高速采集，节省了开关转换时间和延时，适合高速信号采集；而其他通道的多路控制信号通过多路开关选择，再进行信号调理和A/D转换，节约了板卡面积和硬件资源，降低了成本，适合中低速信号的采集。A/D转换电路的信号采样频率不低于1MHz，并且可以通过主控FPGA编程设置。因此，信号采集通道数、每通道工作信号数与信号采样频率都满足系统性能指标要求，并且还通过FPGA控制器控制多轴联动控制系统，利用多轴联动控制系统作为多通道控制信号的驱动电源，并将信号进行预处理，调理信号的幅值、带宽等特性，然后由数据采集电路高速采集，采集结果输出给数据处理电路，进行信号的分析处理，处理后的结果中提取出检测数据和反馈数据，反馈数据直接通过RS-422通信与多轴运动控制系统自身实现数据交互，在通过数据处理器内部的缓存单元对数据进行缓存，在通过PCI总线高速传输给主控计算机实现高速、大容量的数据检测，提高了数据处理的效率。

附图说明