1电动缸实验渠道测验体系介绍

　　电动缸测验体系支撑多卡运转，最多能够一起操控32个电动缸并完结其参数测验，能够进行多台电动缸的并行测验。为使测验互不干涉地顺畅运转，并尽可能地节省体系资源和提高软件运转功率，需求对软件模块进行合理的安排计划，并对程序算法进行优化规划。在上位程序中选用直接算法对磁栅尺检查所得到的方位数据进行处理，得到速度和加快度数据[10]。上位程序中还有专门的数据处理和剖析模块，在运动曲线显现模块里能够实时观测到位移、速度、加快的改动以及跟从差错的改动，在数据处理模块内除了对数据处理还能够选用多种方式对定位差错进行抵偿，能够把抵偿值带入测验体系验证电动缸抵偿后的功用[11-12]。关于不一样类型和类型的电动缸，完结相应的参数设置后首要进行行程、走合、定位精度、回程差错、重复定位精度、差错剖析与抵偿、跟从差错测验、最大速度、最大加快度及扭矩等测验。

　　2体系的硬件规划

　　本测验渠道现在首要用于轴线方向运动参数的测验，所以方位检查选用磁栅尺。测验体系原理图如图1所示。IPC与运动操控卡经过PCI总线进行数据通信，IPC作为上位机，经过开发的依据WINDOWS的测验软件完结人机界面的交互，首要担任一些实时性请求不是很高的作业，如界面交互、图形显现、操控指令发送、接收运动操控卡收集到的现场数据、数据处理等。运动操控卡作为下位操控器，首要担任一些实时性请求较高的使命，如伺服电机运动操控、方位检查脉冲计数、紧急状况处理等。图1所示为单个电动缸的测验状况，假如为多个电动缸一起测验，则可相应地添加伺服驱动器和伺服电机，并依据状况挑选相应的运动操控卡。体系选用性价对比高的研华工控机IPC-610-H和国内对比有名的雷赛DMC5480运动操控卡。DMC5480是一款依据PCI总线的脉冲式运动操控卡，同一计算机体系最多可支撑8块卡一起运转，最多可一起操控32轴。DMC5480开发了Windows环境下的设备驱动程序和运动操控函数动态链接库，用户只需用VC或VisualBasic规划程序并调用DMC5480函数库中的有关运动操控函数即可。DMC5480的函数库处理了一切与运动操控有关的复杂问题，这么程序开发者能够专心于应用程序自身的开发上。

　　3测验体系软件规划

　　测验渠道能够一起进行多个电动缸及整机的测验，单台PC最多可支撑8张DMC5480卡一起运转，所以运用DMC5480最多可操控32轴一起运转，这能够大大提高电动缸的测验功率。为节省体系资源，提高软件运转功率，程序在启动时会自动检查IPC上所插的运动操控卡的数目，依据运动操控卡数目动态拓荒全局变量存储单元。在测验进程傍边，体系会自动检查操控卡上一切轴的运转状况，只对当时处于测验运转状况的轴进行数据处理和图形显现[13-14]。主程序流程图如图2所示。测验体系中，速度和加快度是经过直接算法求取的，因而需求知道方位数据采样点的准确采样时间。MSDN里面的GetTickCount、timeGetTime、QueryPerformanceCounte、QueryPerformanceFrequency可用于时间获取的函数，前两个函数的分辨率MSDN供给均为10ms，后两个函数分辨率在本测验渠道工控机上实测取得均为10-6ms。因而，可经过调用windowsAPI函数QueryPerformanceCounter和QueryPerformanceFrequency获取准确的采样时间，这两个函数别离回来体系高精度计数器的值和频率。人机交互选用VB言语来规划体系界面。上位操控体系界面能够挑选不一样卡号及对应轴号。能够实时改动运动参数，也能够模拟伺服驱动器的点动操控。如图3所示为上位操控主界面。其他操控界面还有参数设置界面、运动曲线观测界面(能够动态输出各轴的位移、速度、加快度运动曲线，以及当时定位差错、跟从差错信息)等，如图4所示，(a)、(b)、(c)别离为选用差商法数据处理得到的电动缸测验进程中实时显现的位移、速度、加快度运动曲线。但二阶差商所求得的加快度数据因为搅扰幅度太大现已不能运用。究其原因，是因为初始位移数据中存在高频噪声，而差商运算是微分运算，对高频搅扰有放大作用。为了满意加快度请求，这儿加快度数据处理选用移动基地滑润算法[15]，如图4(d)所示。测验体系实测数据与体系差错抵偿成果如表2、3所示。表2是电动缸方位精度实测数据，经过表2能够看出电动缸正向定位精度和负向定位精度不相等，究其原因，是因为电动缸正反运动之间存在回程空隙，最大回程空隙0.160mm。表2丈量成果正反方位差错累计偏大，满意不了工业请求。表3是经过分段线性插值、分段抛物线插值、改善的分段三次拉格朗日插值后得到的成果。表3所示的3种插值方法明显改善了测验成果，正负重复定位精度到达0.020mm，满意大多数工业请求。当抵偿点数较少时，只能抵偿其中的长周期差错;跟着抵偿点数目添加，对短周期差错的抵偿作用越来越好，因而抵偿精度逐步提高。经过对表3及图5中不一样分段插值算法的抵偿作用对比可知，在3种分段插值中，整体来说，改善的分段三次拉格朗日插值抵偿作用始终是最佳的。

　　4结语

　　笔者对于现在国内电动缸规划出产技术落后、运动精度不高、测验实验数据不足等实际状况，研制了一套电动缸出厂参数丈量及数据剖析处理体系，可对电动缸定位精度、回程差错、重复定位精度、差错剖析与抵偿、跟从差错测验、最大速度、最大加快度、扭矩等进行测验。所研制的体系是依据PC和运动操控卡的开放式体系，下一步将思考添加更多的功用模块，如添加温度和声响传感器，检查电动缸温度和声响改动;添加视觉功用，使电动缸参数丈量体系智能化。