基于CRIO的机械臂测控系统设计研究

为解决机械臂在大风、水上等极端工况下,因采集的角度、位置数据偏差导致抓取物体失败、诱发安全风险等问题,引入CRIO系统与LabVIEW开发工具建立基于FPGA技术的机械臂测控系统设计方案,集成多种类型传感器、计算机PC端与CRIO硬件装置,并融合CANopen、Profibus、RS485等多种总线通信协议,实现对机械臂移动位置、姿态等测试数据的采集、传输、处理、存储等功能。通过搭建实验平台进行机械臂产品在高频摇摆状态下的PID控制及姿态显示情况测试,最终测试结果显示,该机械臂的稳定控制角度偏差不超过±0.4°,且控制信号、姿态反馈信号的延迟时长分别为0.3ms和50ms,在计算机显控设备端仅需0.04s即可实现监控画面的实时刷新,满足机械臂姿态性能测试与状态监控需求。

基于cRIO的时序控制软件架构设计

面向时序控制的功能需求,基于Compact RIO(c RIO)硬件系统,使用Lab VIEW软件作为编程语言,设计了时序控制软件的程序架构。软件划分为现场可编程逻辑门阵列(FPGA)层和实时(RT)层2个层次,2层之间通过先入先出直接内存访问(DMA FIFO)和前面板控件进行数据通信。时序控制和硬件指令交互功能在FPGA层用状态机实现;RT层实现与上位机的人机交互功能,上报时序流程状态。经测试,时序控制软件的硬件指令响应时间小于50μs。