雷賽數(shù)字式運動控制卡DMC2410在全自動測量儀上的應用
全自動影像/探針測量儀已廣泛應用于電子、家電、五金、塑料、模具等行業(yè),它既可以用CCD獲取被測物圖像,平面測量被測物的點、線、圓、距離、角度等參數(shù),也可以使用接觸式探針對被測物進行斜面、球、槽、柱、錐、盲孔等三維測量。全自動影像/探針測量儀外形如圖1所示。
DMC2410
圖2是全自動影像/探針測量儀用DMC2410卡進行運動控制、位置檢測的一個典型應用硬件結(jié)構(gòu)圖。4個電機的控制、3個光柵尺的檢測、探針信號的檢測、I/O的控制都是由DMC2410運動控制卡完成;手動操作搖桿的控制信號,由USB端口輸入給PC機,經(jīng)過軟件處理后,轉(zhuǎn)換為運動控制指令,發(fā)送給DMC2410運動控制卡。
3. DMC2410的運動控制功能
1) 點位運動控制:
下面以0號軸為例,給出了DMC2410運動控制卡點位運動控制的相關代碼。其中函數(shù)的第1個參數(shù)都是軸號,為0。
d2410_set_pulse_outmode (0,0); //設置脈沖輸出模式:第2位為0,為單脈沖模式,PUL0-信號上升沿有效,DIR0-正向為低電平。
d2410_set_profile(0,500,6000,0.02,0.01);//設定梯形速度曲線:起始速度為500脈沖/秒、運行速度為6000脈沖/秒、加速時間為0.02秒、減速時間為0.01秒。
d2410_ex_t_pmove(0,50000,0); //讓指定軸以梯形速度曲線做定長位移運動:第2個參數(shù)為運動距離,50000個脈沖;第3個參數(shù)為0,為相對位移
2)回原點動作控制:
下面以0號軸為例,給出了DMC2410運動控制卡用光柵尺的EZ信號為原點信號進行回原點運動的相關代碼。其中函數(shù)的第1個參數(shù)都是軸號,為0。
d2410_set_HOME_pin_logic(0,0,1);//設置原點信號的有效電平:第2位為0,ORG低電平有效;第3位為1,允許濾波功能
d2410_config_EZ_PIN(0,0,3);//設置EZ信號的有效電平及其作用:第2位為0,EZ信號低電平有效;第3位為3,設EZ是原點信號,且復位位置計數(shù)器
d2410_set_profile(0,500,6000,0.02,0.01);
d2410_config_home_mode(0,0,1);//設置回原點方式:第2位為0,只計home;第3位為1,在回原點運動過程中,當找到原點信號后,該軸的EZ信號出現(xiàn)了1次后,電機停止。
d2410_home_move(0,1,1);//回原點運動:第2位為1,正方向回原點;第3位為1,高速回原點,遇原點信號,減速后停止
4. DMC2410的位置鎖存及探針運動速度控制功能
全自動影像/探針測量儀在使用接觸式探針對被測物進行測量的過程如圖3所示:首先,探針以速度V靠近測量點,如圖3a所示;探針紅寶石球接觸到被測物體后,產(chǎn)生位置鎖存觸發(fā)信號,DMC2410運動控制卡立即將光柵尺當前位置記錄下來,如圖3b所示;DMC2410運動控制卡鎖存了該位置數(shù)據(jù)后,立即控制探針減速、停止,如圖3所示;然后退回,進行下一個點的測量。
1) 探針觸發(fā)位置鎖存控制:
DMC2410運動控制卡的位置鎖存方式可以選擇對每個編碼器信號獨立鎖存,也可以通過一個軸的鎖存觸發(fā)信號LTC對全部編碼器計數(shù)值同時鎖存。探針觸發(fā)位置鎖存例程如下:
2)探針速度控制:
一般探針在測量過程中最大運動速度V
一般探針測頭觸發(fā)后停止有兩種方式實現(xiàn):一是采用PC軟件查詢測頭狀態(tài),發(fā)現(xiàn)探針觸發(fā)后發(fā)出停止指令,使機臺停止;另一種方式是硬件控制自動停止,即通過運動控制卡內(nèi)部的固件程序(firmware)檢測探針觸發(fā)事件并自動停止。
由于WINDOWS是非實時操作系統(tǒng),外部事件查詢實時性不好,尤其是系統(tǒng)進程中有CPU資源利用率高的軟件占用資源時,以及操作系統(tǒng)處理某些后臺任務時,計算機響應速度很慢,故第一種方法用PC機軟件查詢探針測頭觸發(fā)信號有風險,可能造成探針未及時停止運動,導致探針撞壞。
第二種方法是使用DMC2410的減速停止控制功能,由運動控制卡上的運動控制芯片完成探針的觸發(fā)信號檢測及減速、停止的動作;因為硬件處理速度快,所以探針的安全得到了保證。其過程如圖4所示。
為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,設計了一個由探針觸發(fā)信號產(chǎn)生減速信號的處理電路,如圖5
以0號軸為例,對減速控制的函數(shù)設置如下:
d2410_config_SD_PIN(0,1,1,3);
該函數(shù)第1個參數(shù)是設置軸號;第2個參數(shù)是設置減速信號SD有效;第3個參數(shù)是設置SD信號的有效邏輯電平為高電平有效;第4個參數(shù)是設置SD信號的控制方式,即鎖存SD信號,并減速到起始速度后停止。
如此設置后,當探針未觸發(fā)時,探針可按運動卡的指令正常運動;當探針觸發(fā)時,DMC2410運動控制卡將自動地控制0號軸的運動減速、停止。當探針停止后,SD信號才復位,只有當SD信號復位后,運動控制卡才可執(zhí)行其它運動指令。SD信號狀態(tài)可通過d2410_get_rsts函數(shù)讀取。
5. DMC2410的手動操作搖桿控制功能
全自動影像/探針測量儀在使用接觸式探針對被測物進行批量測試前,需要先用手動操作搖桿控制探針對被測物體進行手動測量示教,測量儀系統(tǒng)軟件將記錄測量動作過程,之后可自動對該種被測物體進行測量。
手動操作搖桿有3個自由度,可以控制三個軸的運動。其每個自由度根據(jù)其搖桿位置輸出0~255的數(shù)值,其中間位置(即平衡位置)對應的是127,最大負方向位置對應于0,最大正方向位置對應于255。搖桿輸出的數(shù)值對應于探針的運動速度。
PC機從USB端口讀取到手動操作搖桿的位置值后,通過DMC2410運動控制卡的速度控制指令來改變探針的運動方向和運動速度。下面是手動操作搖桿控制函數(shù)代碼:
6. 結(jié)論
目前,已有多家影像/探針測量儀制造商使用DMC2410運動控制卡,其優(yōu)良的性能深受用戶的好評。同樣,DMC2410運動控制卡在其它自動化應用領域也得到大量的應用。
所示。圖中R
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