智能機(jī)電系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(黃色為原理)(文件)
【正文】 1 軸交流伺服電機(jī)地址和數(shù)據(jù)總線工業(yè)計(jì)算機(jī)交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器限位開關(guān) 圖 12 4 自由度機(jī)器手實(shí)驗(yàn)平臺(tái)原理圖 通過 Protel DXP2021 創(chuàng)建一個(gè)新工程。機(jī)器手的 2 和3 軸在水平面上旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， Z 軸通過螺旋副將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為垂直升降運(yùn)動(dòng)，其中 2 軸由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)， Z 軸由兩相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。智能機(jī)電系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 智能機(jī)電系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 電子科技大學(xué) 機(jī)械電子工程學(xué)院 2021 年 01 月 28 日 智能機(jī)電系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 1/32 目錄 目錄 .......................................................................................................................................... 1 實(shí)驗(yàn)一 步進(jìn)電機(jī)控制卡的設(shè)計(jì) ............................................................................................ 2 實(shí)驗(yàn)二 硬件尋址方式控制機(jī)器手運(yùn)動(dòng) ...............................................................................11 實(shí)驗(yàn)三 基于動(dòng)態(tài)鏈接庫方式控制機(jī)器手運(yùn)動(dòng) .................................................................. 20 實(shí)驗(yàn)四 視頻圖像采集 .......................................................................................................... 25 智能機(jī)電系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 2/32 實(shí)驗(yàn) 一 步進(jìn)電機(jī)控制卡的設(shè) 計(jì) 一 實(shí)驗(yàn)配置 安裝有 PROTEL DXP 電路設(shè)計(jì)軟件的計(jì)算機(jī) 1 臺(tái)。 ? 軸? 軸? 軸? 軸 圖 11 機(jī)器手結(jié)構(gòu)原理簡圖 電氣控制采用“計(jì)算機(jī) +運(yùn)動(dòng)控制卡”方式，其原理如圖 12 所示。 新建一個(gè)工程，選擇 File— New— Project — PCB Project， Projects 面板出現(xiàn)。 在工程里創(chuàng)建原理圖紙，添加集成元件庫。 通過選擇 File— Save As 來將新原理圖文件重 命名（擴(kuò)展名為 *.SchDoc）。在 元件庫中就有設(shè)計(jì)主控制器電路時(shí)用到的所有元件封裝。每個(gè) 8253 共有 3 個(gè)計(jì)數(shù)器，工作在方式 2（分頻器）下的計(jì)數(shù)器 2，為計(jì)數(shù)器 0 提 供時(shí)鐘輸入，它將外部晶振的 2MHz信號分頻為 134KHz，原因是步進(jìn)電機(jī)的最高運(yùn)行頻率一般不大于 200KHz；計(jì)數(shù)器 0工作在方式 3（方波發(fā)生器）下，輸出頻率可控的脈沖驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，頻率的高低決定了相應(yīng)機(jī)器手關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)速度；計(jì)數(shù)器 1 工作在方式 0（計(jì)數(shù)器）下，用于計(jì)數(shù) 0 輸出脈沖的計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，其 OUT1 引腳變?yōu)楦唠娖?，?jīng)過反相器74HC04 后使計(jì)數(shù)器 0 的門控信號為低電平，停止脈沖輸出，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)器手關(guān)節(jié)的角位移量控制。如果要旋轉(zhuǎn)或鏡向元件，用鼠標(biāo)左鍵一直點(diǎn)住元件，然后按空格或按“ x”鍵。 圖 18 零件自動(dòng)編號 智能機(jī)電系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 8/32 在工程里創(chuàng)建印制電路板圖紙，將原理圖的信息導(dǎo)入 PCB 圖中。 通過選擇 File— Save As 來將 PCB1. PcbDoc 文件重命名（擴(kuò)展名為 *.PcbDoc）。 圖 19 原理圖信息導(dǎo)入 PCB 圖 智能機(jī)電系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 9/32 圖 110 PCB 圖 PCB 圖中元件布局與電氣布線。 圖 111 主控制器元件布局 智能機(jī)電系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 10/32 如果要旋轉(zhuǎn)元件，用鼠標(biāo)左鍵一直點(diǎn)住元件，然后按空格鍵。 繪制的主控制器 PCB 圖（截圖，打?。?。 4 自由度機(jī)器手一臺(tái)。 MFC 是 MFC 是 Microsoft Foundation Class 縮寫，即微軟基礎(chǔ)類庫，是一個(gè)架構(gòu)在 Windows API 之上 C++ 類別庫（ C++ Class Library），里面包含了很多現(xiàn)成的窗體控件類，意圖使 Windows 程式設(shè)計(jì)過程更有效率，更符合物件導(dǎo)向的精神。 圖 21 選擇工程性質(zhì) 智能機(jī)電系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 12/32 圖 22 選擇界面類型 圖 23 設(shè)置對話框?qū)傩? 圖 24 生成的對話框界面 這里我們可以看到 Visual C++的界面主要分為三個(gè)欄，左側(cè)的工作區(qū)視圖、右側(cè)的代碼編輯客戶區(qū)以及下側(cè)的信息輸出窗口。 類視圖： 在左側(cè)工作區(qū)下側(cè)選取類視圖，雙擊各個(gè)類察看客戶區(qū)的代碼顯示，這里可以看到類組織形式的特點(diǎn)：雙擊類名顯示的是類的聲明，雙擊類的成員函數(shù)則進(jìn)入該成員函數(shù)的具體定義。 建立控制按鈕。 圖 26 控件工具欄 點(diǎn)擊按鈕控件 ，在對話框上按下鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)，即可畫出一個(gè)按鈕。 將本實(shí)驗(yàn)文件夾中，“機(jī)器手所需資源文件”中的 、 、 、 、 、 共 7 個(gè)資源文件拷貝到工程（ Test）下的 Debug 文件夾中。 圖 210 添加文件 智能機(jī)電系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 16/32 編寫控制按鈕響應(yīng)函數(shù)。 圖 213 編寫控制按鈕響應(yīng)函數(shù) 現(xiàn)在以 Z 軸步進(jìn)電機(jī)的控制原理，來說明如何通過硬件尋址方式控制機(jī)器手。 此外，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向是需要設(shè)置的，由 8255I/O 擴(kuò)展口芯片的 PC0 口給出。其他控制按鈕函數(shù)如圖 215 至圖 217 所示。 將編譯后的整個(gè)工程文件夾復(fù)制到 U 盤，然后將 U 盤插到機(jī)器手的控制計(jì)算機(jī)USB 接口上，直接在 U盤上運(yùn)行 Debug 文件夾中的“ ”程序。 安裝 Visual C++ 。 建立工程后，將 “機(jī)器手所需資源文件”中的 、 、 、 、 、 共 7 個(gè)資源文件拷貝到工程（ Test）下的 Debug 文件夾中。 圖 31 添加文件 在編寫控制按鈕響應(yīng)函數(shù)前，先在對話框程序文件 中，包含 3 個(gè)頭文件，如圖 32 所示。 動(dòng)態(tài)鏈接庫英文為 DLL，是 Dynamic Link Library 的縮寫形式， DLL 是一個(gè)包含可由多個(gè)程序同時(shí)使用的代碼和數(shù)據(jù)的庫， DLL 不是可執(zhí)行文件。多個(gè)應(yīng)用程序可同時(shí)訪問內(nèi)存中單個(gè) DLL 副本的內(nèi)容。 channel 為軸號，取值為 12，對應(yīng)機(jī)器人伺服電機(jī) 2 軸（即大臂、小臂）； direction 為方向， 0 為正方向， 1 負(fù)方向； freq 為頻率，相當(dāng)于轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，取值為 120210； number 為脈沖數(shù)，相當(dāng)于轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。 axis 為軸號，取值為 15， 1 軸為機(jī)器人大臂， 2 軸為 機(jī)器人小臂， 3 軸為機(jī)器人 Z軸， 4 軸為機(jī)器人的機(jī)械爪， 5 軸為機(jī)器人的機(jī)械爪張開、閉合動(dòng)作。 將編譯后的程序在機(jī)器人的機(jī)載電腦中運(yùn)行。（截圖打印，附在實(shí)驗(yàn)報(bào)告后） 智能機(jī)電系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書
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