[发明专利]一种三核两轴履带式高速天然气管道机器人控制系统

摘要

本发明公开了一种三核两轴履带式高速天然气管道机器人控制系统，所述的控制器采用三核控制器，包括ARM、FPGA和DSP，所述的ARM、FPGA和DSP进行相互通讯连接，所述的基于CCD图像采集单元和图像存储单元均与DSP通讯连接，所述的湿度采集单元和基于霍尔效应管道探伤采集单元均与ARM和FPGA通讯连接。通过上述方式，本发明自主研发了基于ARM+FPGA+DSP的全新三核控制模式，由FPGA实现两轴永磁同步电机的伺服控制，DSP实现图像采集数字信号的实时处理并与ARM通讯，把ARM从复杂的工作当中解脱出来，实现两轴三相永磁同步电机的实时位置采集，并响应DSP中断，实现数据通信和存储实时信号。

主权项

一种三核两轴履带式高速天然气管道机器人控制系统，其特征在于，包括电源装置、控制器、永磁同步电机X、永磁同步电机Y、基于CCD图像采集单元、图像存储单元、湿度采集单元、基于霍尔效应管道探伤采集单元以及管道机器人，所述的电源装置单独提供电流驱动所述的控制器，所述的控制器采用三核控制器，包括ARM、FPGA和DSP，所述的ARM、FPGA和DSP进行相互通讯连接，所述的ARM和FPGA分别发出第一控制信号和第二控制信号，由所述的第一控制信号和第二控制信号分别控制所述的永磁同步电机Y和永磁同步电机X的信号合成之后再控制管道机器人的运动，所述的基于CCD图像采集单元和图像存储单元均与DSP通讯连接，所述的湿度采集单元和基于霍尔效应管道探伤采集单元均与ARM和FPGA通讯连接，所述的第一控制信号和第二控制信号均为PWM波控制信号，所述的ARM采用STM32F746；所述的FPGA采用QUICKLOGIC；所述的DSP采用TMS320F2812，所述的管道机器人包括机器人壳体、激光位移传感器、磁导航传感器、距离修正传感器、三轴加速度计以及同步带，所述的激光位移传感器分别安装在机器人壳体的前端，所述的磁导航传感器和距离修正传感器均设置在机器人壳体上并位于激光位移传感器的下方，所述的同步带分别设置在机器人壳体的左右两侧边并分别与永磁同步电机X和永磁同步电机Y连接，所述的三轴加速度计设置在机器人壳体上并位于永磁同步电机X和永磁同步电机Y之间，所述的激光位移传感器包括前方激光位移传感器、左激光位移传感器和右激光位移传感器，所述的前方激光位移传感器设置在机器人壳体正前方的中间位置，所述的左激光位移传感器和右激光位移传感器分别斜向设置在机器人壳体正前方的左右两端，所述的同步带采用两轴六轮驱动模式，是由一根内周表面设有等间距齿的封闭环形履带和相应的带轮所组成，所述的高速天然气管道机器人控制系统还设置有上位机程序、基于ARM运动控制程序、基于DSP图像采集以及基于霍尔效应管道损伤探测，所述的上位机程序还包括管道读取、位置定位和电源信息，所述的基于ARM运动控制程序还包括基于FPGA两轴永磁同步电机伺服控制、数据存储和I/O控制，所述的基于DSP图像采集和基于霍尔效应管道损伤探测分别与基于CCD图像采集单元和基于霍尔效应管道探伤采集单元通讯连接，所述的高速天然气管道机器人控制系统还包括光电编码器，所述的光电编码器分别安装在永磁同步电机X和永磁同步电机Y上。