CN108923722A - 一种高精度可调的伺服电机控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的高精度可调的伺服电机控制器利用中央处理器、信息输入装置、差动驱动器、伺服电机驱动器、编码器、伺服电机、图像采集装置、图像处理装置、通讯装置、远程监控中心以及显示装置对伺服电机的运行进行控制和监测，不仅可以使伺服电机准确运行，而且能对伺服电机运行状态进行监测，从而能更好的保障伺服电机准确运行，其中的图像处理装置对采集的图像分别进行图像增强、图像平滑、图像去噪处理，可高效、快速的提取图像采集装置的图像信息，可提高对伺服电机运行状态的图像信息的辨识精度，有效地保障伺服电机准确运行。

Description

一种高精度可调的伺服电机控制器
技术领域
本发明涉及伺服电机测试领域，尤其涉及一种高精度可调的伺服电机控制器。
背景技术
由于伺服电机具有体积小、重量轻、大转矩输出、低惯量和良好的控制性等优点，因此已被广泛应用于自动控制系统和自动检测系统中，在自动控制系统中，伺服电机的作用是把控制电压信号转换为机械移动，也就是把接收到的电压信号转变成该电机的一定转速或角位移，因此可以用中央处理器实现对伺服电机的控制。
目前，对伺服电机的控制仅采用中央处理器输出伺服电机的运行参数控制伺服电机运行，不能监测电机运行参数是否和输入参数一致，因此容易造成伺服电机的误运行，在伺服电机运行的过程中，容易遇到各种干扰，从而导致伺服电机运行有误，因此，也需要监测在伺服电机运行时是否存在干扰，以便工作人员及时排除故障。
发明内容
因此，为了解决上述问题，本发明提供一种高精度可调的伺服电机控制器，利用中央处理器、信息输入装置、差动驱动器、伺服电机驱动器、编码器、伺服电机、图像采集装置、图像处理装置、通讯装置、远程监控中心以及显示装置对伺服电机的运行进行控制和监测，不仅可以使伺服电机准确运行，而且能对伺服电机运行状态进行监测，从而能更好的保障伺服电机准确运行。
根据本发明的一种高精度可调的伺服电机控制器，其包括中央处理器、信息输入装置、差动驱动器、伺服电机驱动器、编码器、伺服电机、图像采集装置、图像处理装置、通讯装置、远程监控中心以及显示装置；
其中，信息输入装置的输出端和图像处理装置的输出端和中央处理器的输入端连接，差动驱动器的输入端、显示装置的输入端、通讯装置的输入端以及远程监控中心的输入端分别与中央处理器的输出端连接，差动驱动器的输出端与伺服电机驱动器的输入端连接，伺服电机驱动器的输出端与伺服电机连接，伺服电机的输出端与编码器的输入端连接，编码器的输出端与伺服电机驱动器的输入端连接，图像采集装置的输出端与图像处理装置的输入端连接，图像采集装置用于采集伺服电机的运行图像信息。
优选的，图像处理装置包括图像增强模块、图像平滑模块以及图像去噪模块；
其中，图像采集装置的输出端与图像增强模块的输入端连接，图像增强模块的输出端与图像平滑模块的输入端连接，图像平滑模块的输出端与图像去噪模块的输入端连接，图像去噪模块的输出端与中央处理器的输入端连接。
优选的，信息输入装置用于输入伺服电机的转速值，并将转速值信号传输至中央处理器。
优选的，中央处理单元将转速值信号转换为脉冲信号，并将脉冲信号传输至差动驱动器。
优选的，差动驱动器将脉冲信号转换为差动脉冲信号，并将差动脉冲信号传输至伺服电机驱动器，伺服电机驱动器根据差动脉冲信号控制伺服电机运转，伺服电机驱动器接收编码器产生的反馈信号，并根据反馈信号与目标信号进行比较，以调整伺服电机转动的角度位置，从而实现对伺服电机的闭环控制。
优选的，将图像采集装置传输至图像处理装置的图像定义为二维函数f(x,y)，其中x、y是空间坐标，图像增强模块对图像f(x,y)进行图像增强处理，图像增强后的图像二维函数为p(x,y)，其中，
P(x，y)＝f(x，y)+2f(x-1，y)+f(x+1，y)+f(x，y-1)+2f(x，y+1)。
优选的，图像平滑模块对上述图像p(x,y)进行平滑处理，经过平滑处理后图像二维函数为h(x,y)，其中平滑函数为g(x,y)，
h(x，y)＝p(x，y)*g(x，y)，﹡为卷积符号，σ为自定义可调常数，平滑的作用是通过σ来控制的。
优选的，图像去噪模块对上述图像h(x,y)进行去噪处理，经过去噪处理后图像二维函数为u(x,y)，其中，
u(x，y)＝2h(x，y)-h(x-1，y)+h(x+1，y)+h(x，y-1)-2h(x，y+1)。
优选的，图像处理装置将由图像采集装置采集的图像信息进行处理后传输至中央处理器，中央处理器控制显示装置显示图像信息，中央处理器将图像信息传输至远程监控中心，并将图像信息通过通讯装置传输至用户移动设备。
优选的，中央处理器与远程监控中心通过无线通讯网络连接。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明提供的高精度可调的伺服电机控制器利用中央处理器、信息输入装置、差动驱动器、伺服电机驱动器、编码器、伺服电机、图像采集装置、图像处理装置、通讯装置、远程监控中心以及显示装置对伺服电机的运行进行控制和监测，不仅可以使伺服电机准确运行，而且能对伺服电机运行状态进行监测，从而能更好的保障伺服电机准确运行；
(2)本发明提供的高精度可调的伺服电机控制器，其中的图像处理装置对采集的图像分别进行图像增强、图像平滑、图像去噪处理，可高效、快速的提取图像采集装置的图像信息，可提高对伺服电机运行状态的图像信息的辨识精度，有效地保障伺服电机准确运行。
附图说明
图1为本发明的一种高精度可调的伺服电机控制器的示意图；
图2为本发明的图像处理装置的示意图。
附图标记
1-中央处理器；2-信息输入装置；3-差动驱动器；4-伺服电机驱动器；5-编码器；6-伺服电机；7-图像采集装置；8-图像处理装置；9-通讯装置；10-远程监控中心；11-显示装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明提供的高精度可调的伺服电机控制器进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的高精度可调的伺服电机控制器包括中央处理器(1)、信息输入装置(2)、差动驱动器(3)、伺服电机驱动器(4)、编码器(5)、伺服电机(6)、图像采集装置(7)、图像处理装置(8)、通讯装置(9)、远程监控中心(10)以及显示装置(11)；
其中，信息输入装置(2)的输出端和图像处理装置(8)的输出端和中央处理器(1)的输入端连接，差动驱动器(3)的输入端、显示装置(11)的输入端、通讯装置(9)的输入端以及远程监控中心(10)的输入端分别与中央处理器(1)的输出端连接，差动驱动器(3)的输出端与伺服电机驱动器(4)的输入端连接，伺服电机驱动器(4)的输出端与伺服电机(6)连接，伺服电机(6)的输出端与编码器(5)的输入端连接，编码器(5)的输出端与伺服电机驱动器(4)的输入端连接，图像采集装置(7)的输出端与图像处理装置(8)的输入端连接，图像采集装置(7)用于采集伺服电机(6)的运行图像信息。
如图2所示，图像处理装置(8)包括图像增强模块、图像平滑模块以及图像去噪模块；
其中，图像采集装置(7)的输出端与图像增强模块的输入端连接，图像增强模块的输出端与图像平滑模块的输入端连接，图像平滑模块的输出端与图像去噪模块的输入端连接，图像去噪模块的输出端与中央处理器(1)的输入端连接。
具体地，信息输入装置(2)用于输入伺服电机(6)的转速值，并将转速值信号传输至中央处理器(1)。
具体地，中央处理单元(1)将转速值信号转换为脉冲信号，并将脉冲信号传输至差动驱动器(3)。
具体地，差动驱动器(3)将脉冲信号转换为差动脉冲信号，并将差动脉冲信号传输至伺服电机驱动器(4)，伺服电机驱动器(4)根据差动脉冲信号控制伺服电机(6)运转，伺服电机驱动器(4)接收编码器(5)产生的反馈信号，并根据反馈信号与目标信号进行比较，以调整伺服电机(6)转动的角度位置，从而实现对伺服电机的闭环控制。
具体地，将图像采集装置(7)传输至图像处理装置(8)的图像定义为二维函数f(x，y)，其中x、y是空间坐标，图像增强模块对图像f(x，y)进行图像增强处理，图像增强后的图像二维函数为p(x，y)，其中，
p(x，y)＝f(x，y)+2f(x-1，y)+f(x+1，y)+f(x，y-1)+2f(x，y+1)。
具体地，图像平滑模块对上述图像p(x，y)进行平滑处理，经过平滑处理后图像二维函数为h(x，y)，其中平滑函数为g(x，y)，
h(x，y)＝p(x，y)*g(x，y)，*为卷积符号，σ为自定义可调常数，平滑的作用是通过σ来控制的。
具体地，图像去噪模块对上述图像h(x，y)进行去噪处理，经过去噪处理后图像二维函数为u(x，y)，其中，
u(x，y)＝2h(x，y)-h(x-1，y)+h(x+1，y)+h(x，y-1)-2h(x，y+1)。
具体地，图像处理装置(8)将由图像采集装置(7)采集的图像信息进行处理后传输至中央处理器(1)，中央处理器(1)控制显示装置(11)显示图像信息，中央处理器(1)将图像信息传输至远程监控中心(10)，并将图像信息通过通讯装置(9)传输至用户移动设备。
具体地，中央处理器(1)与远程监控中心(10)通过无线通讯网络连接。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种高精度可调的伺服电机控制器，其特征在于，所述高精度可调的伺服电机控制器包括中央处理器(1)、信息输入装置(2)、差动驱动器(3)、伺服电机驱动器(4)、编码器(5)、伺服电机(6)、图像采集装置(7)、图像处理装置(8)、通讯装置(9)、远程监控中心(10)以及显示装置(11)；
其中，所述信息输入装置(2)的输出端和所述图像处理装置(8)的输出端和所述中央处理器(1)的输入端连接，所述差动驱动器(3)的输入端、所述显示装置(11)的输入端、所述通讯装置(9)的输入端以及所述远程监控中心(10)的输入端分别与所述中央处理器(1)的输出端连接，所述差动驱动器(3)的输出端与所述伺服电机驱动器(4)的输入端连接，所述伺服电机驱动器(4)的输出端与所述伺服电机(6)连接，所述伺服电机(6)的输出端与所述编码器(5)的输入端连接，所述编码器(5)的输出端与所述伺服电机驱动器(4)的输入端连接，所述图像采集装置(7)的输出端与所述图像处理装置(8)的输入端连接，所述图像采集装置(7)用于采集所述伺服电机(6)的运行图像信息。
2.根据权利要求1所述的高精度可调的伺服电机控制器，其特征在于，所述图像处理装置(8)包括图像增强模块、图像平滑模块以及图像去噪模块；
其中，所述图像采集装置(7)的输出端与所述图像增强模块的输入端连接，所述图像增强模块的输出端与所述图像平滑模块的输入端连接，所述图像平滑模块的输出端与所述图像去噪模块的输入端连接，所述图像去噪模块的输出端与所述中央处理器(1)的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的高精度可调的伺服电机控制器，其特征在于，所述信息输入装置(2)用于输入所述伺服电机(6)的转速值，并将所述转速值信号传输至所述中央处理器(1)。
4.根据权利要求3所述的高精度可调的伺服电机控制器，其特征在于，所述中央处理单元(1)将所述转速值信号转换为脉冲信号，并将所述脉冲信号传输至所述差动驱动器(3)。
5.根据权利要求4所述的高精度可调的伺服电机控制器，其特征在于，所述差动驱动器(3)将所述脉冲信号转换为差动脉冲信号，并将所述差动脉冲信号传输至所述伺服电机驱动器(4)，所述伺服电机驱动器(4)根据所述差动脉冲信号控制所述伺服电机(6)运转，所述伺服电机驱动器(4)接收所述编码器(5)产生的反馈信号，并根据所述反馈信号与目标信号进行比较，以调整所述伺服电机(6)转动的角度位置，从而实现对所述伺服电机的闭环控制。
6.根据权利要求2所述的高精度可调的伺服电机控制器，其特征在于，将所述图像采集装置(7)传输至所述图像处理装置(8)的图像定义为二维函数f(x,y)，其中x、y是空间坐标，所述图像增强模块对图像f(x,y)进行图像增强处理，图像增强后的图像二维函数为p(x,y)，其中，
(x，y)＝f(x，y)+2f(x-1，y)+f(x+1，y)+f(x，y-1)+2f(x，y+1)。
7.根据权利要求6所述的高精度可调的伺服电机控制器，其特征在于，所述图像平滑模块对上述图像p(x,y)进行平滑处理，经过平滑处理后图像二维函数为h(x,y)，其中平滑函数为g(x,y)，
h(x，y)＝p(x，y)*g(x，y)，﹡为卷积符号，σ为自定义可调常数，平滑的作用是通过σ来控制的。
8.根据权利要求7所述的高精度可调的伺服电机控制器，其特征在于，所述图像去噪模块对上述图像h(x,y)进行去噪处理，经过去噪处理后图像二维函数为u(x,y)，其中，
u(x，y)＝2h(x，y)-h(x-1，y)+h(x+1，y)+h(x，y-1)-2h(x，y+1)。
9.根据权利要求1所述的高精度可调的伺服电机控制器，其特征在于，所述图像处理装置(8)将由所述图像采集装置(7)采集的图像信息进行处理后传输至所述中央处理器(1)，所述中央处理器(1)控制所述显示装置(11)显示图像信息，所述中央处理器(1)将图像信息传输至所述远程监控中心(10)，并将图像信息通过所述通讯装置(9)传输至用户移动设备。
10.根据权利要求1所述的高精度可调的伺服电机控制器，其特征在于，所述中央处理器(1)与所述远程监控中心(10)通过无线通讯网络连接。
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