基于PMAC的角编码器检测控制系统

发布时间：2020-04-16 02:37

【摘要】：光杠杆角编码器检测装置用于角编码器的误差检测,可提高天文望远镜的运动控制精度。该装置需要较高精度的转动控制,并实现自动检测。根据该检测装置的功能要求,以可编程多轴运动控制器(PMAC)为核心,设计了角编码器检测装置的控制系统,搭建了控制系统的硬件平台,编写了控制系统的应用软件,实现了CCD曝光与码盘数据采集的同步。实验结果表明:该装置转台的重复定位误差绝对值小于4″,满足角编码器检测系统的要求。
【图文】：

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喑堂耪罅?FPGA)，控制能力从单轴逐步发展到多轴，系统集成度越来越高，运算速度越来越快，扩展性越来越好［5］。根据云南天文台角编码器检测装置的要求，本文设计了一个双轴高精度转台控制系统，其运动控制系统基于DeltaTau公司的可编程多轴运动控制器(programmablemulti-axismotioncontroller，PMAC)卡构建，基于PMAC实现了角编码器数据采集和CCD曝光的同步。1控制系统的需求分析与策略云南天文台角编码器检测装置采用双轴形式的转台，上下两个转轴的轴线重合，用两个步进电机分别控制其转动。实物以及结构如图1所示。图1检测装置的实物与结构图该检测装置的转台是两个步进电机驱动的蜗轮蜗杆转台，其传动比分别为180和90，步进电机的型号为42BYG250CⅡ，角距为1．8°。待测角编码器为雷尼绍(RENISHAW)52mm绝对式环形光栅。角编码器检测控制系统的设计要求如下:1)能够自动完成整周检测，其间不需要人工干预;2)可设置的检测参数包括:单步检测角度、单步检测图像数、检测数据保存路径等;3)具备转台控制调试所需的基本功能:转速调节、定点转动、增量转动、零点设置及保存、自动恢复零点等;4)实时采集并显示转台转角、速度等信息;5)实时采集并显示角编码器的转角读数;6)设置转台限位，限位范围为－1°～361°，且可方便取消及恢复限位;7)能够给CCD相机发送曝光脉冲，脉冲频率及数目可调，并能够同步采集角编码器读数;8)下转台重复定位误差绝对值小于4"。针对上述要求，并结合检测装置转台电机的情况，选用了型号为DM400的雷赛步进电机驱动器。另外，由于美国DeltaTau公司的PMAC卡具有强大的运动控制能力和丰富的可扩展性［6］。选择了以PMAC为核心来构建运动控制系统。2硬件设计硬件系统以PMAC运动控制器为核心，本

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了以PMAC为核心来构建运动控制系统。2硬件设计硬件系统以PMAC运动控制器为核心，本系统选用的具体型号为TurboPMAC2-Eth-lite控制器(clipper)。它功能强大而且结构紧凑，可同时处理8轴的计算，具有100Mbps以太网接口并内嵌了PID/陷波/前馈伺服算法的功能。高速响应性和高精度位置控制使其可用于绝大部分高精度运动控制的场合，比如高精度转台控制或者天文望远镜控制等［2，7］。此外，基于PMAC卡的I/O扩展设备和运动寄存器，可以方便地实现数据的实时采集［8］。2．1硬件系统结构检测控制系统的硬件结构如图2所示，该系统主要由PMAC运动控制单元(包括Clipper卡、附件卡和转接板)、转台(含电机)、步进电机驱动器、光栅角编码器数据采集单元(包括光栅角编码器和读数头)和CCD相机等组成。工作站作为控制系统的上位机，由其完成检测系统控制的人机交互及数据采集。PMAC控制器是控制系统的下位机，主要负责转台的运动控制、编码器数据采集与转发，以及图像数据采集的控制。图2角编码器检测控制系统结构图2．2硬件参数配置硬件系统搭建完成后还需要对PMAC卡进行参数配置，参数配置主要包括:脉冲+方向信号参数配置、I/0端口参数配置和读数头通信协议参数配置。步进电机的脉冲加方向控制模式可通过PMAC自带的全数字脉冲频率调制(PFM)电路实现，其信号通过转接板DTC—8B的1#，2#轴分别控制上转台和下转台。为了获取这一信号，PMAC必须正确设置相关的I变量才能使PFM电路正常工作。这里需设置I7016=3，作用是设置第一个通道输出模式为PFM。为了实现CCD相机的图像数据采集控制，选择PMAC提供的通用数字输入输出端口(J9)，，该接口包括8组输出/入端口(MO1～MO8，MI1～MI8)和1组+5V供电端。选择其中一组输出端口MO1用于发送外部?

【参考文献】