介入手術醫(yī)療機器人定位臂控制系統(tǒng)畢業(yè)設計論文doc(編輯修改稿)
2024-08-13 16:38 本頁面
【文章內容簡介】 放性，具體體現(xiàn)在：(1) 硬件結構的開放性(2) 軟件結構的開放性(1) 硬件結構的開放性表現(xiàn)在：1) 與各種伺服系統(tǒng)的匹配通過適當?shù)膮?shù)設置和使用不同的接口卡，可以與各種模擬或數(shù)字的交、直流有刷、直流無刷的伺服電機伺服驅動器及步進電機驅動相連，構成數(shù)控系統(tǒng)的驅動部分。2) 與各種檢測元件的匹配PMAC可以和市面上各種流行的機床檢測元件進行匹配，包括光電編碼器、測速發(fā)電機、光柵、旋轉變壓器等。3) 與PC機的通訊方式PMAC與上位PC機的通訊應用手段有三種，包括總線(bus)和串口(RS232或RS422)，以及新推出的USB接口和光纜接口通訊形式。4) 與眾不同的硬件平臺的匹配PMAC提供了多平臺的支持特性，同時也使同一控制軟件可以在不同的硬件平臺上運行。(2)軟件結構的開放性表現(xiàn)在：1) 人機界面的對外開放 PMAC提供了windows平臺下的驅動程序，可以在高級編程語言如VC++，VB，Delphi等編程環(huán)境下調用這些動態(tài)鏈接庫，實現(xiàn)windows環(huán)境下的人機界面。2) 數(shù)控功能的對外開放性 PMAC提供了一套基本功能指令集合，如直線插補、圓弧插補、樣條曲線插補、增量或絕對方式運行等，可在這些基本指令基礎上定制用戶自己的G代碼、M代碼數(shù)控功能。3) 控制系統(tǒng)定制的對外開放性PMAC通過各種方式如I變量等來實現(xiàn)對整個控制系統(tǒng)的定制，使其方便的與實際被控對象匹配進行匹配[1011]。 PMAC主卡與接口板 PMAC卡整體實物圖 實驗平臺的搭建 單軸控制系統(tǒng)實驗平臺簡圖 單軸控制系統(tǒng)原理框圖(1) PMAC與主機的連接 選擇以太網(wǎng)連接方式，利用網(wǎng)線將上位主機通過網(wǎng)口與PMAC連接。 (2) PMAC主接口 最基本的接口是JMACH1，包括四個通道的I/O：增量編碼器輸入、相應的輸入和輸出捕捉信號、電源的連接、以及模擬輸出，這四個通道將被14個電機使用，由配置決定。另一個接口是JMACH2， PMAC只有在處理8軸的情況下才用它，因為它連接了一些可選的額外附件。對于58個軸，它與JMACH1的功能基本相同。 (3) 連接模擬電源PMAC上的模擬輸出電路與數(shù)字電路是光電隔離的，所以它需要一個獨立的電源。它被放在JMACH1接口上。+12—+15V，12—15 V及模擬電源的地應分別接直JMACH1相應電源接口位置。(4) 連接增量編碼器每個JMACH接口為編碼器和其它設備提供兩個+5V輸出和兩個邏輯地:+5V輸出在1，2針上，地接在3，4針上。不同編碼器使用的針的編號不同：所有那些由1編號的針屬于1號編碼器。編碼器的編號并不一定要與電機的編號一致，但默認的要一致。把編碼器的A和B(正交)通道接在適當?shù)慕泳€盒的針上。(5) 連接驅動器由于PMAC不能為電機進行換向，所以需要一個模擬輸出通道來控制電機。這個輸出通道可以是單端的也可以是差動的，這由使用何種放大器來決定。本機械臂的驅動器采用單端控制信號:對于使用PMAC通道1的單端控制，把DAC1接在放大器的控制輸入上，把PMAC的AGND線接在放大器的控制信號返回線上。在這種設置下，讓DAC1/懸空。(6) 限位連接(+LIMN和LIMN)PMAC為每個電機提供了兩個輸入作為行程開關控制。在電機動作時它們必須為低電平，以允許電機移動(從光電隔離器的發(fā)光二級管上得電流)。這就需要一個常閉的行程開關。這些輸入是有方向性的，而且只能停止一個方向的移動。行程控制的方向的極性與一般情況的相反，正方向的行程開關應接在LIMN輸入上，負方向的行程開關應接在+LIMN輸入上。如果編碼器輸入的方向改變了，那么行程開關的接線也應一同改變。因此需要對限位輸入方向的方向性進行仔細反復檢查，確保無誤[1314]。安裝限位開關時，把LIMN輸入與正行程方向的限位開關的正極接在一起；把+LIMN輸入與負行程方向的限位開關的正極接在一起。把限位開關的負極接在PMAC的AGND上。若想使數(shù)字電路的標志與模擬電路相隔離，應把限位開關的負極接在地線上。如果不使用限位開關，可把限位信號輸入接在模擬地上，或通過軟件關掉限位功能。(7) 放大器使能連接大多數(shù)放大器有一個使能/禁能的輸入來控制放大器。PMAC的AENA線就是為此設置的。若不使用一個符號和絕對值控制的放大器或V/F轉換器，可以用該信號打開或關掉放大器(接在使能線上)。DIR1是一個集電極開路輸出，需要一個上拉電阻提高到15V。(8) 回零開關連接回零開關接在該針上與模擬地之間，開關必須是常閉的。、PID參數(shù)整定、安全性設計 （1）控制系統(tǒng)安全性設計設計任何一個好的系統(tǒng)或控制裝置，安全性設計是至關重要的，以避免不必要的意外突發(fā)事故發(fā)生時，使損害降低到最小。本系統(tǒng)采用的安全措施有：1)越程極限硬件：光隔離的帶上拉電阻專用硬件限位開關輸入軟件：保存在EPROM中的位置，越程時可以觸發(fā)程序進行減速。2)速度和加速度極限當進行復合程序運動時，PMAC運動控制器將每個軸與用戶定義的極限值相比較。如果命令值超過了程序設定值，整個坐標系的運動將會減速，或者加速度值將被減小以保持在極限以內。3)跟蹤誤差極限致命極限：如果實際位置對命令位置的滯后超出預設值，就按照程序關斷出錯電機和其它電機。這種情況發(fā)生在位置反饋消失時或者電機發(fā)生故障的時刻。警告極限：給PMAC運動控制器和主機(或二者)發(fā)送一條消息，警告出現(xiàn)了一個非致命跟蹤誤差。4)放大器使能/禁止，
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