擠壓機(jī)擠壓中心監(jiān)測(cè)系統(tǒng)攝像機(jī)控制器設(shè)計(jì)

1、擠壓機(jī)擠壓中心監(jiān)測(cè)系統(tǒng)攝像機(jī)控制器設(shè)計(jì)    摘要:根據(jù)125 MN擠壓機(jī)擠壓中心監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中多路USB接口攝像機(jī)進(jìn)行圖像采集的特點(diǎn),結(jié)合USB接口攝像機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程圖像采集存在的不足,以Visual C+6·0為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái),設(shè)計(jì)了一種基于微處理器的串行通信方式的攝像機(jī)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)擠壓機(jī)監(jiān)測(cè)攝像機(jī)的遠(yuǎn)距離有序接入上位機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行表明該系統(tǒng)達(dá)到了中心監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。   關(guān)鍵詞:串行通信; USB;單片機(jī);數(shù)字?jǐn)z像機(jī); VC+Abstract:According to the features of using m

2、ulti-channel USB interface camera to collect image for 125 MN extruderextrusion center monitoring system, with the shortcomings of USB interface camera in the industrial scene remoteimage collection, taking Visual C+ 6·0 as software development platform, a microprocessor based serial communi-ca

3、tions methods camera control system was designed for realizing the extrusion machine monitoring cameras remotelyand orderly access to upper PC. equipment actual running at the scene shows that the camera control system hasmet the design requirements of central monitoring system.    Ke

4、ywords:serial communication; USB; MCU; digital camera; VC+2控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2·1功能技術(shù)指標(biāo)上位機(jī)為微型計(jì)算機(jī)(PC機(jī)),下位機(jī)為微處理器控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)功能如下:(1)實(shí)現(xiàn)USB接口的攝像機(jī)采集到的數(shù)字信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸;(2)將6組12路攝像機(jī)以USB總線(xiàn)的形式接入攝像機(jī)控制電路,微處理器控制系統(tǒng)能夠控制相應(yīng)的攝像機(jī)控制電路,按預(yù)定要求將指定橫梁上的攝像機(jī)接入上位機(jī);(3)微處理器控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與上位機(jī)的通信。根據(jù)上述的功能技術(shù)要求,該系統(tǒng)由以下幾個(gè)模塊組成:微處理器系統(tǒng)控制模塊、USB接口選擇控制模塊及串口通信模塊。

5、主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。圖2攝像機(jī)控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig·2System structure diagram2·2攝像機(jī)采集信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)USB2·0規(guī)范的USB設(shè)備的有效傳輸距離<5 m,要實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸,一般是遠(yuǎn)用光纖。根據(jù)125 MN擠壓機(jī)設(shè)備本體上的攝像機(jī)的檢測(cè)位置距離擠壓機(jī)控制室上位機(jī)的距離>35 m,因此必須加裝USB延長(zhǎng)器才能滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用要求。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn),采用國(guó)內(nèi)某公司產(chǎn)的USB2·0規(guī)范的延長(zhǎng)器能夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)圖像的采集要求。USB延長(zhǎng)器的接收器和發(fā)射器之間通過(guò)Cat6光纖網(wǎng)線(xiàn)一一對(duì)應(yīng)連接。完全實(shí)現(xiàn)在距離為35

6、m的情況下的圖像的流暢采集。2·3攝像機(jī)微控制電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)普通的USB接口線(xiàn)定義為:電源、地線(xiàn)和兩根數(shù)據(jù)線(xiàn)。要將12路攝像機(jī)同時(shí)接入控制電路,而有選擇的分時(shí)選擇接入所需要測(cè)量的橫梁上的兩路攝像機(jī)。因此,可以將USB接口的兩根數(shù)據(jù)線(xiàn)作為數(shù)據(jù)總線(xiàn),各橫梁上的總的12路攝像機(jī)的兩根數(shù)據(jù)線(xiàn)都分別掛到上位機(jī)的兩個(gè)USB接口的數(shù)據(jù)線(xiàn)上, 12路攝像機(jī)的地線(xiàn)是公用的。微處理器控制電路只需要按上位機(jī)指令選擇性地控制某路攝像機(jī)組的USB接口的電源線(xiàn)的同時(shí)通斷,即可實(shí)現(xiàn)該組攝像機(jī)在擠壓機(jī)擠壓中心監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的同時(shí)接入與斷開(kāi)       

7、 3攝像機(jī)控制器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3·1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)攝像機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要是下位機(jī)(微處理器控制部分),分為單片機(jī)系統(tǒng)模塊(以廉價(jià)的AT89S52為核心4)、繼電器控制驅(qū)動(dòng)電路模塊、串口通信電路模塊和USB延長(zhǎng)器模塊。USB延長(zhǎng)器模塊國(guó)內(nèi)有廠(chǎng)家專(zhuān)門(mén)生產(chǎn),系統(tǒng)設(shè)計(jì)中無(wú)需再設(shè)計(jì)。3·2功能模塊的硬件實(shí)現(xiàn)3·2·1繼電器控制驅(qū)動(dòng)電路模塊微處理器輸出的控制電平信號(hào)經(jīng)反向器放大后,采用ULN2803達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)12路5 V小功率繼電器3,控制攝像機(jī)USB接口的電源線(xiàn)端的通斷。擠壓機(jī)擠壓中心檢測(cè)系統(tǒng)要求被測(cè)橫梁上的兩路攝像機(jī)同時(shí)接入上位機(jī),因此,只需要6個(gè)微

8、處理器的控制信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)控制6個(gè)攝像機(jī)組的12路攝像機(jī)。為防止繼電器工作時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)沖擊USB接口造成上位機(jī)死機(jī),在繼電器線(xiàn)圈的兩端反接一小功率二極管來(lái)消除。實(shí)現(xiàn)硬件電路如圖3所示。3·2·2串口通信電路模塊異步串口通信的AT89S52與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)串口通信比較方便。采用MAX232實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換,其連線(xiàn)采用最簡(jiǎn)單的零調(diào)制三線(xiàn)型5。具體電路如圖5攝像機(jī)控制器系統(tǒng)調(diào)試擠壓機(jī)上位機(jī)兼安裝有整個(gè)擠壓機(jī)的wincc監(jiān)控控制軟件,因此上位機(jī)的穩(wěn)定性尤為重要。為保證攝像機(jī)控制器系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與安全性,在多次試驗(yàn)后,在攝像機(jī)控制器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了抗干擾隔離措施,主要是:(1)加

9、強(qiáng)下位機(jī)中攝像機(jī)USB接口電路與上位機(jī)USB接口的隔離,防止電壓浪涌造成上位機(jī)死機(jī),數(shù)據(jù)線(xiàn)連接均采用電感隔離;(2)電路中所涉及到的芯片的Vcc和GND之間均接有一個(gè)0·1F去耦電容,并采用磁珠隔離;(3)單片機(jī)的電源與達(dá)林頓管的電源采用電感隔離,實(shí)行分開(kāi)供電。6結(jié)論通過(guò)以上抗干擾措施處理,按照中心監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要求實(shí)際制造攝像機(jī)控制器系統(tǒng)樣機(jī),經(jīng)國(guó)內(nèi)某公司的125 MN臥式擠壓機(jī)的擠壓中心監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝試用,系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行4個(gè)月,實(shí)現(xiàn)了12路, 6組攝像機(jī)的有序接入上位機(jī)。滿(mǎn)足了125 MN臥式擠壓機(jī)擠壓中心監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)期設(shè)計(jì)要求。在實(shí)際的過(guò)程中,存在的不足是當(dāng)選擇某橫梁攝像機(jī)后,需要

10、等待23 s,攝像機(jī)才能正常工作。原因是在頻繁切換攝像機(jī)的過(guò)程中,上位機(jī)需要23 s的識(shí)別響應(yīng)攝像機(jī)時(shí)間。這造成在中心監(jiān)測(cè)系統(tǒng)啟動(dòng)階段的圖像采集有延遲,對(duì)于要求實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)擠壓機(jī)的擠壓中心是不利的。但在攝像機(jī)啟動(dòng)后并不擠壓中心的測(cè)量,這個(gè)可在以后設(shè)備技術(shù)升級(jí)中換用高速攝像機(jī)予以彌補(bǔ)。: 1 王自濤.鋁擠壓技術(shù)及裝備J.有色金屬, 2005,(7): 21-25. 2 曹?chē)?guó)華,蘇成志,徐洪吉.基于位置敏感探測(cè)器和激光技術(shù)對(duì)大型軸系中心線(xiàn)檢測(cè)的J.兵工學(xué)報(bào), 2006,27 (4): 765-768. 3 王慶有. CCD應(yīng)用技術(shù)及應(yīng)用M.北京:出版社,1992. 4 吳金戌,沈慶陽(yáng),郭庭吉.單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用M.北京:清華大學(xué)出版社, 2003. 5 李河清,侯志祥.基于串行通信的步進(jìn)電機(jī)小型集散控制系統(tǒng)J.機(jī)工程, 2007, 33 (10): 258-260. 6 胡偉,季曉衡.單片機(jī)C