CN206322028U - 一种基于fpga控制的转台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于FPGA控制的转台，包括：控制器，驱动器，电机，光电编码器，键盘，所述控制器为基于FPGA的控制器；所述驱动器与所述控制器信号连接，且与所述电机信号连接，所述电机用于带动转台的台面运动，所述光电编码器连接在转台的台面上；所述键盘与所述控制器信号连接。本实用新型利用FPGA硬件平台的可编程性强、逻辑单元丰富和I/O口数量多，并加入电子手轮控制方式，可以进行手动、自动切换，此一体化设计转台系统在设备需要经常移动的应用场合中，具有系统轻便简单、成本较低、使用便利、接口丰富、定位准确的优点。

Description

一种基于FPGA控制的转台

技术领域

本实用新型涉及转台技术领域，特别是涉及一种基于FPGA控制的转台。

背景技术

转台，也称惯导测试试验设备，主要用于惯性测量组件(IMU)和惯性导航系统(INS)的性能测试，是飞行器与武器系统研制、生产及使用维护过程中不可缺少的地面测试设备。在转台测试设备需要经常移动的应用场合中，传统方法使用手动控制精密转台，其功能不能满足一体化的设计要求，且接口功能单一。而功能较为全面的自动控制转台控制系统，其构造较为庞大，一体化设计困难。因此，本领域需要一种控制系统简单，可以灵活进行手动、自动切换的一体化转台控制系统。

发明内容

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种控制系统简单，可以灵活进行手动、自动切换的基于FPGA的转台，解决了传统转台在设备需要经常移动的应用场合中传统使用不便利、接口不丰富的问题。

本实用新型提供了一种基于FPGA控制的转台，包括：控制器，驱动器，电机，光电编码器，键盘，所述控制器为基于FPGA的控制器；所述驱动器与所述控制器信号连接，且与所述电机信号连接，所述电机用于带动转台的台面运动，所述光电编码器连接在转台的台面上，用于检测转台的位置信息并反馈给所述控制器；所述键盘与所述控制器信号连接，用于设定所述控制器的控制运动模式和控制方式。

进一步地，所述基于FPGA的转台还包括电子手轮，所述电子手轮连接在所述控制器上，用于手动控制调整转台的位置。所述电子手轮的控制模式包括粗调模式和细调模式，所述电子手轮产生AB正交信号，传递给控制器。

进一步地，所述基于FPGA的转台还包括PC机，所述PC机与所述控制器信号连接，用于对所述控制器进行远程操控。所述PC机通过RS232协议与所述控制器相连。

进一步地，所述基于FPGA的转台还包括显示器，所述显示器与所述控制器信号连接。

进一步地，所述显示器为OLED显示屏。

进一步地，所述的基于FPGA的转台还包括显示灯，所述显示灯与所述控制器信号连接。

进一步地，所述显示灯为LED显示灯。

本实用新型中，转台控制器为基于FPGA的板卡，该控制器外围电路简单，使得整个转台系统结构紧凑，搬运方便。同时加入电子手轮，使控制方式能实现手动、自动控制的切换，而且能够通过光电编码器对转台的台面的位置进行准确定位。同时，转台还可以通过RS232协议与PC机进行通讯，实现通过PC机进行远程控制的功能。显示屏、显示灯及按键的设置也为状态显示与功能选择提供便利的人机交互。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种基于FPGA控制的转台的结构框图；

图2为本实用新型实施例的一种基于FPGA控制的转台的PC机和FPGA的内部功能模块示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提供了一种基于FPGA控制的转台，如图1所示，包括：控制器1，驱动器2，电机3，光电编码器4，键盘5，所述控制器1为基于FPGA的控制器；所述驱动器2与所述控制器1信号连接，且与所述电机3信号连接，所述电机3用于带动转台的台面运动，所述光电编码器4连接在转台的台面上，用于检测转台的位置信息并反馈给所述控制器1；所述键盘5与所述控制器1信号连接，用于设定所述控制器1的控制运动模式和控制方式，所述控制运动模式为控制器控制驱动器的运动模式，所述控制模式为对控制器的控制模式，包括手动模式、自动模式、远程控制模式等。其中，所述电机3优选地为步进电机。具体工作时，采用步进电机驱动转台台面转动，驱动器接收FPGA发送的脉冲信号控制步进电机实现步进，使转台台面到达对应的位置。台面轴角运动测量与反馈部件采用增量式光电编码器，信号经过FPGA采集模块处理后形成位置增量脉冲计数，最终实现轴角位置的测量与反馈。

本实用新型基于FPGA的转台，利用FPGA硬件平台的可编程性强、逻辑单元丰富和I/O口数量多，并加入电子手轮控制方式，可以进行手动、自动切换，此一体化设计转台系统在设备需要经常移动的应用场合中，具有成本较低、使用便利、接口丰富、定位准确的优点。可选地，FPGA选用逻辑单元、用户I/O口数量以及功能扩展较多的Altera公司的CycloneⅡ系列EP2C8Q208C8。在FPAG芯片中，配置一个通用32位RISC嵌入式处理器，它是SOPC（SystemOn a Programmable Chip,片上可编程系统）的核心。处理器以NIOS II软核形式实现，具有高度的灵活性和可配置性，在NIOS软核中配置了CPU、RAM、SDRAM、EPCS、定时器、I/O、串口、SPI、外部按键中断等资源。在NIOS II软核中实现数据计算与功能处理。FPGA软件主要包括串口通信、运动控制、按键响应与屏显示四个方面的功能。其中，串口通信功能用于上位控制机与FPGA之间的数据传输与命令传输，运动控制功能用于保证转台能够精确地完成所需要的运动方式，按键响应功能用于相应于键盘的输入选择转台的运动模式，屏显示用于实现各功能界面及状态信息的显示。

在本实用新型实施例的一个方面，所述的基于FPGA的转台还包括电子手轮6，所述电子手轮6连接在所述控制器1上，用于手动控制调整转台的位置，所述电子手轮6的控制模式包括粗调模式和细调模式。可选地，所述电子手轮6产生AB正交信号，传递给控制器1。在键盘上选择手轮控制模式后，对转台进行手动控制，进入手轮模式后，可以通过按动粗调或者细调键选择电子手轮的调节模式。电子手轮转动时产生AB正交信号，A相信号超前B相信号时定义为顺时针转动，A相信号滞后B相时定义为逆时针转动。AB相经FPGA采集模块采集后进行处理，根据调节模式的不同，FPGA解算出不同的期望位置信息。例如，手轮粗调模式表示拨动手轮一格，台面跟随手轮拨动方向运行0.5度；手轮细调模式表示拨动手轮一格，台面跟随手轮拨动方向运行1秒。通过粗调、细调，步进电机带动台面快速、准确到达要求位置。

在本实用新型实施例的一个方面，所述的基于FPGA的转台还包括PC机7，所述PC机7与所述控制器1信号连接，用于对所述控制器1进行远程操控。优选地，所述PC机7通过RS232协议与所述控制器相连。选择远程控制模式时，通过RS232协议与PC机进行通讯，在PC端可设置期望位置、期望速度及期望加速度对其所要到达的位置值及到达方式进行设置，当所设期望数据通过串口传至FPGA后，计算期望位置对应的补偿值，然后获得最终应当走到的期望位置。在一个具体实施例中，如图2所示，所述PC机包括显示区、操作区和通信连接区等功能区划分，其中，显示区包括位置显示和速率显示等显示项；所述操作区包括零位设置、位置模式设置、速率模式设置、正转启动、反转启动、停止等操作项；所述连接区包括串口选择、波特率选择、打开串口、建立远控、取消远控、状态显示、退出等功能项。与之通过RS232协议相连的基于FPGA的控制器包括串口通信、按键响应、运动控制和显示控制等功能区模块划分，其中所述串口通信模块包括接收远控数据、接收远控命令、发送当前数据、发送当前状态等功能，所述按键响应模块包括远控模式选择、手轮模式选择、粗调细调模式选择等功能；所述运动控制模块包括期望初值设定、伺服加减速、分级减速、左右微调、位置补偿等功能；所述显示控制模块包括控制开机界面、进入远控界面、退出远控界面、工作界面等功能。

在本实用新型实施例的一个方面，所述的基于FPGA的转台还包括显示器8，所述显示器8与所述控制器1信号连接。优选地，所述显示器8为OLED显示屏，用于显示转台的状态信息，同时还可以通过触屏显示器进一步地调整控制方式。

在本实用新型实施例的一个方面，所述的基于FPGA的转台还包括显示灯9，所述显示灯9与所述控制器1信号连接。优选地，所述显示灯9为LED显示灯，用于显示转台的状态信息。

本实用新型中转台主控制器为基于FPGA的板卡，该控制器外围电路简单，使得整个转台系统结构紧凑，搬运方便。同时加入电子手轮，使控制方式能实现手动、自动控制的切换，而且能够通过光电编码器对转台的台面的位置进行准确定位。同时，转台还可以通过RS232协议与PC机进行通讯，实现通过PC机进行远程控制的功能。显示屏、显示灯及按键的设置也为状态显示与功能选择提供便利的人机交互。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种基于FPGA控制的转台，其特征在于，包括：

控制器(1)，驱动器(2)，电机(3)，光电编码器(4)，键盘(5)，所述控制器为基于FPGA的控制器；

所述驱动器与所述控制器信号连接，且与所述电机信号连接，所述电机用于带动转台的台面运动，所述光电编码器连接在转台的台面上，用于检测转台的位置信息并反馈给所述控制器；

所述键盘与所述控制器信号连接，用于设定所述控制器的控制运动模式和控制方式。

2.如权利要求1所述的基于FPGA控制的转台，其特征在于，还包括电子手轮(6)，所述电子手轮连接在所述控制器上，用于手动控制调整转台的位置。

3.如权利要求1所述的基于FPGA控制的转台，其特征在于，还包括PC机(7)，所述PC机与所述控制器信号连接，用于对所述控制器进行远程操控。

4.如权利要求1-3中任一项所述的基于FPGA控制的转台，其特征在于，还包括显示器(8)，所述显示器与所述控制器信号连接。

5.如权利要求4所述的基于FPGA控制的转台，其特征在于，所述显示器为OLED显示屏。

6.如权利要求1-3中任一项所述的基于FPGA控制的转台，其特征在于，还包括显示灯(9)，所述显示灯与所述控制器信号连接。

7.如权利要求6所述的基于FPGA控制的转台，其特征在于，所述显示灯为LED显示灯。