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基于电机操作的软件规划

激光扫描系统工作过程中需要能够根据测距的要求动态地配置激光测距仪的工作参数。激光测距仪的工作配置参数有测量频率、数值平均次数、测量方式和外触发模式下的触发延时。因为主控制器AVR32控制激光测距仪的工作,因此命令需要包含测量次数这个参数让主控制器AVR32能够返回工控机需要的激光数据。激光测距仪的测距命令分为测距命令和停止测距命令。

表1:激光测距仪测距命令格式

C 命令
子类
0x0009 测量
次数
测量
频率
平均
次数
测量
方式
数据
帧长
触发
延时
触发
电平
校验和
C 响应子类 数据长度 数据帧号 后续帧数 激光数据 校验和

当命令子类为0x01时,命令数据帧为激光测距仪的测距命令。该命令中的测量次数用2Byte表示,测量频率根据激光测距仪支持的最大测量频率和实际需要用到的测量频率进行划分表示,采用1Byte表示。平均次数、测量方式、触发延时和触发电平根据激光测距仪的工作特性和测量需要进行决定,均采用1Byte表示。数据帧长是指激光扫描系统发送激光数据给工控机时一次最大发送的激光数据字节数,因为测量次数偏大时,若等待激光测距仪测量完毕再集中传输数据就会造成数据量过大,通信容易出错和数据存储缓冲区太大,因此系统采用数据分帧逐帧传送。测距命令的响应数据帧中的数据长度是指当前待接收的数据字节数,数据帧号是指当前发送的数据是大量数据中的第几帧,而后续帧数是指当前数据帧接收完毕之后是否还有继续接收数据,激光数据是该帧要发送的激光扫描数据。

 

当命令子类为0x02时,命令数据帧为激光测距仪停止工作命令。此命令内容比较简单,测量次数、测量频率、平均次数、测量方式、数据帧长、触发延时和触发电平这些命令字节都表示为0x00。激光扫描系统接收到此命令后,主控制器AVR32会直接发送激光测距仪停止工作指令。该命令的响应数据帧的格式也比较简单,因为该命令不需要返回激光数据,所以响应数据帧中的数据长度、数据帧号、后续帧数和激光数据这些字节都直接置为0x00。

 

激光扫描系统工作过程中主要执行系统扫描命令进行飞机扫描等动作。由于行扫描和列扫描原理相同,本小节下面的介绍中均以行扫描为准。系统扫描是指双振镜系统的垂直电机带动垂直振镜不停地地改变角度,在某一个垂直角度固定时水平步进电机带动水平振镜在某一个角度范围内进行固定频率的扫描,并将得到的激光数据返回。系统扫描分为二维扫描和三维扫描。二维扫描是指保持垂直振镜的角度固定不变,水平电机进行一定角度范围内的来回扫描;三维扫描是指垂直振镜在一个角度范围内从上到下等间隔地向下转动,在每转动一个间隔后暂时固定不动,东莞电机执行一次一定角度范围的来回扫描,以此过程重复来实现一个空间物体的立体扫描。

 

通过系统扫描命令,飞机泊位引导系统可以实现飞机轮廓的提取和飞机入坞信息的获取。为了精简扫描命令协议标准和减少命令个数,空间三维扫描通过工控机发送电机转动命令让垂直电机偏转到垂直角度和发送二维扫描命令组合实现。

 

当命令子类为0x01时,命令数据帧为行扫描命令。激光扫描系统根据电机的转动频率配置FPGA的脉冲分配,激光测距仪的测量频率和平均次数配置激光测距仪的工作参数,然后系统控制水平电机在起始角度和终止角度的范围内进行扫描次数规定的水平扫描,并根据数据帧长参数返回激光点云数据。数据帧长取一次水平扫描的激光点云数据的字节长度,即水平电机扫描一行上传一帧数据。电机频率参数的配置参考电机转动命令,测量频率和平均次数参数的配置参考激光测距仪测距命令。