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激光电机测距命令研究

工控机通过发送扫描命令控制激光扫描系统进行电机的转动和激光测距仪的距离测量,激光扫描系统返回数据给工控机,工控机通过对接收到的数据进行处理判断出下一条要发送的命令。假设工控机和激光扫描系统通信时的命令和数据按帧为单位计算,则工控机发送给激光扫描系统的扫描命令称为命令数据帧,激光扫描系统返回的数据称为响应数据帧。因为不同命令的长度不同,返回的数据长度也会不同,所以每一帧的长度是可变的。

 

根据扫描策略和系统需要,系统定义的命令类别包括自检命令A,电机转动命令B,激光测距仪测距命令C,系统扫描命令D和通信错误命令E。在不同的命令类别下,系统根据具体的执行动作定义了相应的命令子类,在下面的具体命令类别介绍时进行描述。因为命令数据帧和响应数据帧都是一一对应的,系统规定响应数据帧的命令类别和响应子类与对应命令数据帧的命令类别和命令子类保持一致。后续数据长度为命令数据帧和响应数据帧中除命令类别、命令子类或响应子类和校验和之外的数据字节的总长度,该数据长度作为工控机和激光扫描系统通信过程中数据接收和发送时的结束判断标准。命令数据帧和响应数据帧中的数据所占字节数N由后续数据长度表示的十进制数决定。

 

因为机场应用环境和系统内部强弱电一起使用等方面的影响,串口通信过程中会产生比特差错。www.qg999.com,钱柜娱乐,钱柜娱乐999为了保证激光扫描数据的真实性和可靠性,通信过程中采用了循环冗余校验方式对要发送的一帧响应数据计算校验位,当工控机接收到响应数据帧时采用同样的方式计算校验位,并与接收到的响应数据帧中的校验位进行对比,若两个校验位相同则判定数据没有出现传输差错,否则工控机丢弃该帧数据,并发送命令让激光扫描系统重传刚才接收出错的响应数据帧。命令数据帧和响应数据帧的校验和的计算方式相同,系统采用循环冗余校验CRC-8校验。

 

电机转动命令主要用来控制步进电机不同方向的转动。激光扫描系统在控制电机转动时,命令需要考虑到电机转动的方向、转动的步数和转动的频率。根据扫描需要,电机转动命令具体分为水平电机转动、垂直电机转动和电机回到起始位置这三条命令。电机转动命令格式如表1所示。

表1:电机转动命令格

B 命令子类 0x0004 转动方向 转动步数 转动频率 校验和
B 响应子类 0x0000 0x00 校验和

协议规定当命令子类为0x01时,命令数据帧为水平电机转动命令,命令子类为0x02时,命令数据帧为垂直电机转动命令,命令子类为0x03时,命令数据帧为垂直步进电机和水平步进电机回到起始位置命令。对于水平电机转动和垂直电机转动的命令数据帧而言,转动方向的定义和字节表示如表2所示。

表2:转动方向的定义和表示

转动方向 字节表示
水平方向 左: 0x01
  右: 0x02
垂直方向 上: 0x01
  下: 0x02

转动方向的定义都是相对于双振镜系统的零点而言,转动步数由无符号的2Byte表示,最大可表示65535步,对于0.9。的步进电机16细分的步距角为0.05625。,电机转动一圈需要6400步,采用无符号的2Byte表示转动步数可实现电机一圈内的任意角度转动。电机的转动频率参数采用1Byte表示,通过制定不同的数字代表不同的转动频率,该数字经主控制器AVR32与FPGA之间的并行通信电路传输使FPGA改变驱动电机的频率。由于目前电机转动频率固定,该字节暂时固定为0x00。对于电机回到起始位置命令,协议规定转动方向和转动频率都为0x00,转动步数为0x0000,激光扫描系统的软件设计中采用二个全局变量实时记录水平电机和垂直电机相对于双振镜系统零点的绝对步数,当执行电机回到起始位置命令时,根据全局变量的正负号和绝对值大小控制电机转动回到系统的零点位置。

 

电机转动命令的响应数据帧的格式一致,只是响应子类会根据响应数据帧的具体命令进行调整,保证与命令数据帧里的命令子类的内容相同。开环控制方式使控制器不能获取步进电机的转动状态,响应数据帧不需要返回表示转动信息的数据,因此响应数据帧里的表示后续数据长度的字节为0x00,数据字节为0x00。