導(dǎo)語(yǔ)：P/T數(shù)字轉(zhuǎn)臺(tái)計(jì)算機(jī)控制課程設(shè)計(jì)一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的必修課。該課程是在自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)，通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及管理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展和建立起來(lái)的，它是實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的核心技術(shù)，是一門(mén)綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程［1－2］。

目前計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)多數(shù)是以圍繞單片機(jī)或8088微處理器為控制核心的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)展的，還有部分設(shè)計(jì)是要求運(yùn)用仿真軟件驗(yàn)證控制算法的正確性。上述要求很可能導(dǎo)致學(xué)生所掌握的知識(shí)與工廠實(shí)際設(shè)備脫節(jié)。由于學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)控制相關(guān)硬件設(shè)備沒(méi)有感性認(rèn)識(shí)，所以導(dǎo)致學(xué)生經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)，還是對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的內(nèi)容不能合理、科學(xué)、自如地運(yùn)用。利用P／T數(shù)字轉(zhuǎn)臺(tái)作為課程設(shè)計(jì)的平臺(tái)，首先，可以使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)有最初的感性認(rèn)識(shí)，其次，由于該設(shè)備采用的是工業(yè)級(jí)運(yùn)動(dòng)控制板卡，學(xué)生在熟悉相關(guān)資料的基礎(chǔ)上能夠進(jìn)一步理解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)成原理及計(jì)算機(jī)控制應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)，達(dá)到將綜合專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)與工程實(shí)際有機(jī)結(jié)合，從而培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。通過(guò)資料搜集、方案分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與報(bào)告撰寫(xiě)的整個(gè)過(guò)程，學(xué)生可以得到科學(xué)研究工作的初步訓(xùn)練。

1P／T數(shù)字轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹

1．1轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)控制系統(tǒng)

轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)控制系統(tǒng)主要由運(yùn)動(dòng)控制器、具有PCI插槽的PC機(jī)、具有增量式編碼器的伺服電機(jī)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)器電源、原點(diǎn)開(kāi)關(guān)和正／負(fù)限位開(kāi)關(guān)等6個(gè)部分組成控制伺服電機(jī)時(shí)，控制器輸出＋／－10V數(shù)字電壓控制信號(hào)。采用GT系列運(yùn)動(dòng)控制器組成的控制系統(tǒng)典型連接如圖1所示。

1．2運(yùn)動(dòng)控制器

固高公司生產(chǎn)的GT系列運(yùn)動(dòng)控制器，可以同步控制4個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，實(shí)現(xiàn)多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。其核心由AD－SP2181數(shù)字信號(hào)處理器和FPGA組成，可以實(shí)現(xiàn)高性能的控制計(jì)算。它適用于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，包括機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、木工機(jī)械、印刷機(jī)械、裝配生產(chǎn)線(xiàn)、電子加工設(shè)備、激光加工設(shè)備等。GT系列運(yùn)動(dòng)控制器以IBM－PC及其兼容機(jī)為主機(jī)，提供標(biāo)準(zhǔn)的PCI總線(xiàn)產(chǎn)品。運(yùn)動(dòng)控制器提供C語(yǔ)言函數(shù)庫(kù)和Windows動(dòng)態(tài)連接庫(kù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。用戶(hù)能夠?qū)⑦@些控制函數(shù)與自己控制系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)處理、界面顯示、用戶(hù)接口等應(yīng)用程序模塊集成在一起，建造符合特定應(yīng)用要求的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種應(yīng)用領(lǐng)域的要求。

1．3視頻采集

除運(yùn)動(dòng)控制以外，P／T數(shù)字轉(zhuǎn)臺(tái)還配備了Matrox的圖像采集卡和攝像頭，圖像采集卡具有16MB內(nèi)存，支持模擬視頻的實(shí)時(shí)捕捉或JPEG2000壓縮／解壓縮功能。

2P／T數(shù)字轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容

2．1轉(zhuǎn)臺(tái)控制

此部分主要是對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)軸電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)控制，在對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)控制編程時(shí)首先對(duì)控制卡進(jìn)行初始化，在初始化過(guò)程中完成中斷屏蔽字、限位開(kāi)關(guān)有效狀態(tài)、伺服濾波器零點(diǎn)偏移值、運(yùn)動(dòng)模式等設(shè)置。設(shè)定選定軸為當(dāng)前軸，設(shè)置運(yùn)動(dòng)模式、速度參數(shù)、加速度參數(shù)，然后刷新當(dāng)前參數(shù)，當(dāng)速度參數(shù)發(fā)生變化時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)開(kāi)始動(dòng)作。

2．2圖像獲取及處理

視頻采集部分是以固高科技公司隨轉(zhuǎn)臺(tái)提供的Matrox采集卡、攝像頭為平臺(tái)，通過(guò)編寫(xiě)高級(jí)語(yǔ)言程序可以實(shí)現(xiàn)以下功能：將攝像頭捕獲的圖像顯示出來(lái)、對(duì)圖像進(jìn)行處理、利用處理后圖像像素的不同查找到目標(biāo)物體、求出目標(biāo)物體的質(zhì)心坐標(biāo)［3－6］。當(dāng)目標(biāo)物體移動(dòng)時(shí)，控制轉(zhuǎn)臺(tái)跟隨其轉(zhuǎn)動(dòng)。

3題目的設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的特點(diǎn)，課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容與轉(zhuǎn)臺(tái)的控制、視頻圖像的采集和圖像處理相關(guān)。為學(xué)生提供的參考資料包括固高運(yùn)動(dòng)控制卡使用手冊(cè)、編程手冊(cè)、圖像采集卡使用手冊(cè)以及相關(guān)函數(shù)庫(kù)，要求學(xué)生采用C＋＋或其他高級(jí)語(yǔ)言編制程序?？梢愿鶕?jù)學(xué)生的個(gè)體差異，設(shè)計(jì)難易程度不同的題目?！癈語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”在工科院校作為必修課開(kāi)設(shè)，有了這個(gè)基礎(chǔ)，學(xué)生再學(xué)習(xí)C＋＋或其他的高級(jí)語(yǔ)言就能很快掌握。根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求，教師可以有針對(duì)性地對(duì)圖像處理和工業(yè)控制板卡方面的編程方法進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的輔導(dǎo)，要求學(xué)生查閱相關(guān)的書(shū)籍和材料。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下掌握高級(jí)語(yǔ)言的基本知識(shí)和操作，學(xué)會(huì)對(duì)界面和圖像編程，并學(xué)會(huì)程序的編譯、調(diào)試和執(zhí)行?！皥F(tuán)隊(duì)協(xié)作”也是新時(shí)期對(duì)科技人才素質(zhì)的要求。由于課程設(shè)計(jì)一般在2周之內(nèi)完成，為了培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，可以將3人分為一個(gè)小組，然后出一些較為復(fù)雜的題目，每個(gè)學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣選擇同一題目下的不同內(nèi)容。組員間進(jìn)行分工協(xié)作，共享知識(shí)信息，共同商討、論證問(wèn)題的解決方案，通過(guò)相互配合、互相幫助，達(dá)到互相促進(jìn)、共同提高的目的［7－10］。例如“目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，要求學(xué)生采用C＋＋或其他高級(jí)語(yǔ)言編制程序，實(shí)現(xiàn)視頻圖像的采集、圖像的簡(jiǎn)單處理、控制轉(zhuǎn)臺(tái)跟蹤預(yù)先確定的目標(biāo)。具體內(nèi)容可以分為3個(gè)部分：第一部分要求完成界面的設(shè)計(jì)，要求界面友好、操作簡(jiǎn)單，達(dá)到工業(yè)控制軟件的基本要求；第二部分要求完成圖像處理功能，要求從采集的視頻圖像中能分離出預(yù)先確定的目標(biāo)；第三部分要求完成轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制，要求加入控制算法和電機(jī)加減速控制。3部分由3個(gè)學(xué)生完成，最后通過(guò)聯(lián)調(diào)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤的功能。

4結(jié)束語(yǔ)

在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，讓學(xué)生通過(guò)了解工業(yè)控制板卡和圖像采集板卡而激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)工業(yè)控制的方法和實(shí)際應(yīng)用有了一定了解。在強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)的同時(shí)也提高了學(xué)生的工程意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，為以后的工作和進(jìn)一步的科研打下了良好的基礎(chǔ)，從而取得了良好的教學(xué)效果。