简易三坐标工作台控制系统的研究

三坐标工作台是设备实行加工的核心部件，本文设计了一套简易三坐标控制系统，该系统采用步进电机与无刷直流电机作为执行元件，通过外部脉冲信号控制系统的行程和加工速度。该三坐标工作台主要应用于平板工件的加工，具有响应速度快，精度高，操作简便等特点，适合学校实验室的使用。     

步进电机一体化控制系统的设计

本文应用单片机、步进电机驱动芯片、字符型LCD和键盘阵列,构建了集步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统。二维工作台作为被控对象通过步进电机驱动滚珠丝杆在X/Y轴方向联动。文中讨论了一种以最少参数确定一条圆弧轨迹的插补方法和步进电机变频调速的方法。步进电机控制系统的开发采用了软硬件协同仿真的方法,可以有效地减少系统开发的周期和成本。最后给出了步进电机控制系统的应用实例。     

激光切割机中大功率步进电机的速度控制

<正> 在激光切割机微机控制系统中,计算机控制X、Y两台步进电机,使工作台沿一定的曲线运动,激光束便在钢板上切割出所希望的图形。为了保证对不同厚度钢板的切割精度,要求系统的切割速度稳定,且无级可调。由于系统选用了大功率步进电机,其转动惯量大,启停易失步。因此,对步进电机的速度控制是一个关键问题。     

基于图像的捕捉和展示双轴陀螺仪运动的处理系统远程控制DSP

文章展示一种基于远程控制DSP的实时图像并进行高分辨率的CMOS图像传感器的处理系统的设计.该系统是利用R-DImPr实现API,并支持基于两个步进电机的两个轴的运动图像传感.远程控制系统是通过一个图形用户界面(GUI)通过互联网或以太网,用户可以配置一些图像传感器的参数,如获取时间和曝光时间等.GUI可以控制步进电机调整图像传感器的位置和图像处理算法的选择.实践证明该系统可以集成先进的图像处理算法,结构灵活开放,同时在嵌入式监视或机器视觉系统中应用效是较好.     

基于Pixy Cmucam5图像识别传感器的物品分拣装置

本系统以Pixy Cmucam5图像识别传感器,ATmega2560单片机为核心,利用图像识别模块采集物品图像信息,经过色调过滤算法确定物品颜色及位置,单片机输出3路脉冲信号到步进电机驱动器,驱动固定在滑台x、y、z轴的3个步进电机工作,使固定在滑台的机械手到达指定位置并完成抓取任务,搬送物品到指定坐标。     

基于Δcos(φ)/ΔI因子的步进电机驱动电流优化控制研究

脉冲步进指令控制的传统步进电机具有开环定位的特点，无需位置传感器。而开环控制的缺点在于当发生过载时容易导致失步，为了降低失步发生的概率，步进电机通常以最大电流工作，这会影响其工作效率。针对上述问题，提出了一种基于Δcos(φ)/ΔI因子的优化步进电机驱动电流的控制算法，该算法结合步进电机的特性及其步进指令脉冲，适用性强，计算过程简单，无需额外设置步进电机的机械或电气参数。利用混合式步进电机的实测数据进行了数据仿真实验，证明了所提出算法的有效性。     

基于FPGA的步进电机驱动控制系统设计

针对步进电机启动时会造成丢步、停止时会发生过冲的问题,提出了一种采用FPGA实现步进电机速度控制的方法,建立了步进电机驱动控制系统.该系统采用“软启软停”算法实现步进电机速度控制,可防止丢步和过冲,提高工作频率;并且实现步进电机上电复位功能和掉电检测功能,可防止上电误操作.整个系统通过网络进行通信,实现了网络化管理.最后将此步进电机驱动控制系统应用于光学系统中,应用结果表明了该方法的可行性.     

危化品仓库堆垛安全距离的精确扫描定位监控算法的研究

根据危化品仓库码垛安全距离需要精确监控的需求,设计开发了一种精确扫描定位装置,将仓库划分为若干网格,对每个监测面测距扫描,获得每一个点的距离值和角度值,根据对应点是否与安全状态数值一致来判断堆垛的安全状态。硬件由控制器、细分驱动、步进电机、涡轮螺杆、工作台等组成。电机定位控制采用指数型加减速算法和闭环反馈调节相结合的控制算法,首先获得一个起跳频率,经过加减速控制阶段,到达目标位置附近,之后进入反馈调节阶段,控制步进电机到达指定位置。指数型加减速算法降低了启动和停止时加速度突变大小,避免了由于步进电机频率变化过快引起失步和堵转。实验结果表明,该装置及算法运行稳定,定位精度在 0.022度左右,定位精度高,满足仓库安全距离扫描监控的精度要求。     

基于AVR单片机的智能避障小车设计

本文介绍了以ATmega128A单片机作为主控制器,以超声波测距传感器HC-SR04为主要测距元器件,以两驱动的步进电机小车作为主体,设计出智能避障小车系统.步进电机驱动器采用L297和L298构成的混合式步进电机控制器.软件部分采用模块化程序,将距离的测量、避障算法、步进电机控制分为几个子程序,综合后实现智能车的避障功能,获得了较好的效果.     

一种数字倾角仪自标定系统的研制

介绍一种利用高精度的步进电机对数字倾角仪进行标定的自标定系统。该标定系统利用固定于步进电机转轴上的数字倾角仪随步进电机旋转，一方面通过步进电机旋转的步数得到具体的旋转角度，另一方面通过单片机记录微加速度计的信号输出而达到标定数字倾角仪的目的。经过实践证明，该自标定系统具有标定速度快，效率高和精度好等优点。     

基于校准靶的C形臂相机模型自动校准方法

根据校准靶标志点影像的特点,提出一种自动的离线C形臂相机模型校准方法。应用聚类算法实现标志点信息的自动识别,通过行列索引表简化标志点网格姿态的识别,自动建立标志点在影像坐标系和空间坐标系下坐标的对应关系,经几何变形校正后,实现C形臂相机的校准。实验数据证明,该方法具有良好的鲁棒性,误差小于1 mm,可应用于基于术中C形臂X线影像的手术导航系统。     

TMS320F28027与L298N的悬挂运动控制系统设计

介绍了由TMS320F28027和L298N模块以及编码器组成的悬挂运动控制系统。该系统通过控制2个步进电机,控制轴上线的收放来达到使悬挂物在平面内任意运动的效果,以实现画圆或指定图案和显示当前坐标等功能。主要介绍了步进电机的控制算法和利用TMS320F28027芯片实现位置闭环控制的方法。该系统具有高效、稳定、准确等优点。     

An analytical workbench for system level multibody dynamics

There has been considerable focus in the research community on developing accurate models, as well as on fast algorithms for solving the equations of motion of multibody systems required for simulating the dynamics of such systems. This paper focuses on the less explored complementary topic of evaluating system level dynamics properties of multibody systems. Examples of such dynamics properties are the system mass matrix, Jacobians and sensitivities of these quantities. These system level quantities manifest the dynamical properties of the system and are important for design, optimization and control. While such system level quantities are often used in theory to describe the underlying mathematical physics of the systems, due to their complexity there is a lack of a systematic methods for computing them when desired. In this paper we describe a computational workbench framework that provides a bridge between theory and the computation of such system level quantities. This workbench framework builds upon the Spatial Operator Algebra (SOA) that has been used for analysis and algorithm development for multibody dynamics. Mathematical operator expressions from the SOA can be transcribed literally to the workbench command line to allow the easy evaluation of complex dynamics quantities. We use a specific Python/C++ implementation of a workbench called PyCraft to illustrate the structure and use of such a workbench. Several examples illustrating operator-based analysis and corresponding PyCraft-based computation are included.     

Automated CAD conversion with the Machine Drawing UnderstandingSystem: concepts, algorithms, and performance

The Machine Drawing Understanding System (MDUS) is an experimental CAD conversion system aimed at realizing the entire process of understanding mechanical engineering drawings, from scanning to 3D reconstruction. This paper describes the structure, algorithms and current performance of MDUS. The modular structure of the system provides for further improvements and makes it an ideal workbench for researchers wishing to test their own algorithms and incorporate them into the system     

双机驱动振动系统的控制研究与仿真分析

同步问题是多机驱动系统需要解决的核心问题。通过建立双机驱动振动系统的动力学模型和感应电机的数学模型,运用动力学理论分析了振动系统的动力学特性,得到了系统实现频率俘获的条件和对两个两偏心转子相位差进行控制的策略。分别运行自同步条件下的仿真程序和基于振动系统频率俘获条件的相位差控制仿真程序,计算机仿真结果表明对振动系统施加控制后,该系统能够快速实现速度同步和相位同步,验证了控制策略的有效性。     

单张平面圆图像的空间圆心快速提取方法

空间圆圆心坐标提取是视觉测量系统的关键技术之一。为了解决空间圆心坐标需要提取多视角图像椭圆圆心,而由于透视投影椭圆圆心并不是空间圆心像点的问题,提出了一种基于单张平面圆图像的空间圆心提取方法。该方法首先基于圆锥曲线特性根据相机光心坐标与成像椭圆像素坐标构建了空间圆锥方程,再根据圆锥方程构建出圆锥正底面表达式,根据正底面表达式求解出与空间圆所在平面平行的平面方程,最后根据平行平面与实际目标直径找出正确空间圆方程。该方法避免了空间圆心投影坐标求解与需要多张图像求解圆心的问题,只需单张图像即可求解出空间圆心坐标。实验结果表明,该方法能精确求解圆形目标中心空间坐标,有效提高了三维坐标的求解效率与精度。     

基于C64x的红外双波段图像融合处理系统的设计与实现*

设计并实现了一种红外双波段图像融合系统,该系统采用高性能的TMS320C6414 DSP进行图像处理,通过FPGA实现的Link口以LVDS信号进行图像数据传输,满足了图像融合系统中图像处理能力和图像数据通信能力的要求。在硬件系统的基础上,还专门设计开发了系统监控软件,实时监控系统状态,实时管理并分配系统资源,为图像处理算法提供一个可靠、高效、方便的工作平台。     

Autonomous Acquisition of Seam Coordinates for Arc Welding Robot Based on Visual Servoing

Autonomous acquisition of seam coordinates is a key technology for developing advanced welding robot. This paper describes a position-based visual servo system for robotic seam tracking, which is able to autonomously acquire the seam coordinates of the planar butt joint in the robot base frame and plan the optimal camera angle before welding. A six-axis industrial robot is used in this system, which has an interface for communicating with the master computer. The developed visual sensor device is briefly presented that allows the charge-coupled device (CCD) cameras to rotate about the torch. A set of robust image processing algorithms are proposed so that no special requirements of light source are needed in this system. The feedback errors of this servo system are defined according to the characteristics of the seam image, and the robust tracking controller is developed. Both the image processing program and tracking control program run on the master computer. The experimental results on straight line seam and curve seam show that the accuracy of the seam coordinates acquired with this method is more adequate for high quality welding process.     

Modified stochastic gradient parameter estimation algorithms for a nonlinear two-variable difference system

This paper proposes a stochastic gradient algorithm and two modified stochastic gradient algorithms for a nonlinear two-variable difference system. The output and the input of a two-variable parameter system depend on time and on spatial coordinates. A stochastic gradient algorithm is introduced to estimate the unknown parameters. In order to increase the convergence rate but not to increase the computational effort, two modified stochastic gradient algorithms are also proposed. The simulation results indicate that the proposed methods are effective.     

基于时空域相关预测的步长自适应运动估计算法

为了更好地消除视频中空间和时间冗余,快速并有效地获得足够精度的运动矢量,本文提出一种改进的自适应十字搜索算法。本文算法利用时间空间域相关来预测当前块的运动矢量,对于视频的边缘图像采取固定小步长来进行十字搜索,对于图像的非边缘部分则采取由粗到精的方式进行搜索,搜索模板的自适应臂长为预测得到的目标运动矢量的横纵坐标的最大值。通过实验仿真比较传统的自适应十字搜索算法及其他几种经典的运动估计算法,结果表明本文算法增强了搜索预测的准确性,减少了平均每块搜索的次数,提高了搜索速率。