CN207198586U - 基于双核控制的运动平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于双核控制的运动平台，包括上平台和下平台、电动缸、编码器和控制装置；控制装置包括第一微处理器模块、第二微处理器模块、电动缸驱动模块、A/D转换电路、通信模块；电动缸驱动模块与电动缸的控制部连接；第一微处理器模块通过通信模块接收一上位机发送的控制指令，并根据控制指令以调整电动缸驱动模块的输出信号；编码器固定在电动缸上，与A/D转换电路电连接，A/D转换电路与第二微处理器模块电连接；编码器实时探测所属电动缸的电机的旋转参数，并将探测结果反馈至A/D转换电路，探测结果经转换后发送至第二微处理器模块。本实用新型能够避免出现运动平台控制装置短时间内运算量过大的问题，使运动平台获得更快的响应速度。
Description
技术领域
本实用新型涉及模拟运动平台领域，具体而言涉及一种基于双核控制的运动平台。
背景技术
运动控制技术涵盖了几乎所有的工业领域，在各种复杂的场合中已有成熟的运动控制器。
六自由度电动运动平台通常会选择采用编码器测量电动缸所属电机的旋转参数，经由微处理器处理计算出该电动缸的伸缩端伸长量，该微处理器同时还担负着控制电动缸运动的责任。
编码器的采集频率很高，微处理器运算量巨大，能够达到几百K脉冲，微处理器发热严重，经常出现计算缓慢、故障等。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种基于双核控制的运动平台，该运动平台的控制装置具有两个微处理器模块，其中第一微处理器模块用以驱动运动平台运动，第二微处理器模块用以处理编码器反馈信号，并将处理完成的编码器反馈信号发送至第一微处理器模块，避免出现运动平台控制装置短时间内运算量过大的问题，运动平台获得更快的响应速度。
为达成上述目的，本实用新型提出一种基于双核控制的运动平台，所述运动平台包括相互平行的上平台和下平台、连接在上平台和下平台之间的电动缸、N个编码器和控制装置；
所述电动缸的固定端分布安装在下平台上，电动缸的伸缩端安装在上平台上；
所述控制装置包括第一微处理器模块、第二微处理器模块、电动缸驱动模块、A/D转换电路、通信模块，以及用以给第一微处理器模块、第二微处理器模块、通信模块供电的电源模块；
所述电动缸驱动模块与电动缸的控制部连接，用以驱动电动缸的伸缩端运动。
所述第一微处理器模块具有一第一输入端、N个第二输入端和N个第一输出端；
所述第一微处理器模块的N个第一输出端一一对应地电连接至电动缸驱动模块，第一微处理器模块的第一输入端与通信模块电连接，第一微处理模块被设置成通过通信模块接收一上位机发送的控制指令，并根据控制指令以调整电动缸驱动模块的输出信号；
所述第二微处理器模块具有N个第三输入端和N个第二输出端；
所述A/D转换电路具有N个第四输入端和N个第三输出端；
所述N个编码器一一对应的固定在N个电动缸上，与A/D转换电路的N个第四输入端一一对应地电连接，A/D转换电路的N个第三输入端与第二微处理器模块的N个第三输入端电连接；
所述编码器被设置成实时探测所属电动缸的电机的旋转参数，并将探测结果反馈至A/D转换电路，探测结果经A/D转换电路转换后发送至第二微处理器模块；
所述第二微处理器模块的N个第二输出端一一对应地连接至第一微处理器模块的N个第二输入端；
所述N为大于零的正整数。
进一步的，所述编码器采用光电式编码器、磁电式编码器、触点电刷式编码器中的任意一种。
进一步的，所述第一微处理器模块包括LPC176X系列Cortex-M3控制芯片。
进一步的，所述第二微处理器模块包括LPC176X系列Cortex-M3控制芯片。
进一步的，所述电动缸驱动模块包括N个ULN2003D控制芯片。
进一步的，所述控制装置还具有一保护模块，保护模块分别与第一微处理器模块、第二微处理器模块电连接。
进一步的，所述保护模块包括TLE7230R芯片。
进一步的，所述通信模块包括RS232接口和/或RS485接口。
进一步的，所述电源模块包括TLE6368芯片。
由以上本实用新型的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于，该运动平台的控制装置具有两个微处理器模块，其中第一微处理器模块用以驱动运动平台运动，第二微处理器模块用以处理编码器反馈信号，并将处理完成的编码器反馈信号发送至第一微处理器模块，避免出现运动平台控制装置短时间内运算量过大的问题，运动平台获得更快的响应速度。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的实用新型主题的一部分。
结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：
图1是本实用新型的基于双核控制的运动平台的结构示意图。
具体实施方式
为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。
结合图1，本实用新型提出了一种基于双核控制的运动平台，其包括实现各种运动姿态的运动平台本体以及驱动并控制运动平台本体按指定控制指令运动的控制系统。
首先阐述一下此处所提及的运动平台。
运动平台包括相互平行的上平台10和下平台20，以及连接在上平台10和下平台20之间的N个电动缸30，电动缸30的固定端安装在下平台20上，电动缸30的伸缩端安装在上平台10上，下平台20固定在地面上，N为大于零的正整数。
N的数量以及安装位置由需求决定，通常一个六自由度平台需要六个电动缸30，即N等于6，这六个电动缸30根据控制指令以进行伸缩运动，推动上平台10实现各种运动姿态。
要实现对电动缸30的精确控制，还应该设置一检测反馈装置，实时探测电动缸30伸缩端的位移量，并将之反馈给控制装置40，控制装置40接收探测结果，将之与控制指令相比较，以实现一完整的控制回路，从而实现控制装置40对电动缸30运动的精确控制。
本申请通过在每个电动缸30上固定安装一编码器50来实现。
编码器50一一对应的固定在电动缸30上，实时探测所属电动缸30的电机的旋转参数，将之反馈给控制装置40，控制装置40接收编码器50探测的电机旋转参数，电机旋转参数与电动缸30伸缩端的位移量成线性关系，控制装置40经过运算得出该电动缸30伸缩端的位移量变化，将得出的位移量变化与控制指令所指定的运动姿态相比较，以实现控制回路。
在前述运动平台的结构基础上，本申请提出一种控制装置40的具体例子，应当理解，控制装置40的构成方式并不局限于以下所提及的例子。
该控制装置40包括第一微处理器模块41、第二微处理器模块46、A/D转换电路45、电动缸驱动模块42、通信模块43，以及用以给整个控制装置40供电的电源模块44。
电动缸驱动模块42与N个电动缸30的控制端电连接，用以控制电动缸30的工作状态，作为其中一种实施例，本申请提及的电动缸驱动模块42包括ULN2003D控制芯片，ULN2003D控制芯片作为电动缸30专用芯片，电动缸30根据ULN2003D控制芯片的输出信号调整自身伸缩端的运动状态。
第一微处理器模块41与电动缸驱动模块42电连接，与通信模块43电连接，通过通信模块43接收一上位机发送的控制指令，并根据控制指令以调整电动缸驱动模块42的输出信号。
当然，控制指令也可以由第一微处理器模块41自身生成。
作为其中一种实施例，第一微处理器模块41包括LPC176X系列Cortex-M3控制芯片。
A/D转换电路45与前述编码器50连接，用以将编码器50的探测结果经A/D转换成第二微处理器模块46能够处理的数字信号，再发送给第二微处理器模块46。
第二微处理器模块46与第一微处理器模块41电连接，第二微处理器模块46将接收到编码器50采集的探测结果进行运算处理，将电机的旋转参数转换成电动缸30伸缩端的位移量变化，并将计算出的位移量变化发送至第一微处理器模块41。
在这样的结构模式和工作原理下，第一微处理器模块41的运算量大为减少。
第一微处理器模块41和第二微处理器模块46两者相互配合，又各自独立分工运行，整个控制装置40的信号接收、发送、运算变得有条不紊，尤其是第一微处理器模块41的运算量大为减少之后，能够将大部分资源放在控制指令的解析发送上，导致运动平台的响应速度变得更快。
上述第一微处理器模块41、第二微处理器模块46、A/D转换电路45、编码器50、电动缸30的其中一种连接方式如下：
第一微处理器模块41具有一个第一输入端、N个第二输入端和N个第一输出端。
第二微处理器模块46具有N个第三输入端和N个第二输出端。
A/D转换电路45具有N个第四输入端和N个第三输出端。
第一微处理器模块41的第一输入端与通信模块43电连接，用以通过通信模块43接收上位机发送的控制指令。
第一微处理器41的N个第一输出端一一对应地电连接至N个电动缸30的控制部，用以将接收和/或自带的控制指令一一发送至N个电动缸30，控制电动缸30的伸缩端运动。
第二微处理器模块46的N个第三输入端一一对应地电连接至N个编码器50，用以实时接收编码器反馈的电机输出轴的旋转参数。
第二微处理器模块46的N个第二输出端一一对应地电连接至第一微处理器模块41的N个第二输入端，以将换算得到的电动缸30的位移量变化反馈给第一微处理器模块41，形成控制回路。
为了进一步保护整个控制装置40，本申请还在控制装置40上设置有一保护模块47，作为其中一种实施例，该保护模块47包括TLE7230R芯片，该芯片具有过载、短路、过热、过压保护功能。
关于通信模块43，采用RS232接口和/或RS485接口，其中，RS232接口为全双工传输、传输距离较近，而RS485接口为半双工传输，传输距离较远。
同一个控制装置40上设置哪种通信接口、或者是否同时设置两种通信接口，根据实际需要决定。
例如，我们可以在同一个控制装置40上同时设置RS232接口和RS485接口，其中RS232接口仅用于内部参数标定，而RS485接口用于动作文件、运动姿态指令的传输，两者结合以实现更快更稳定的工作方式。
从而，本实用新型提及一种基于双核控制的运动平台，该运动平台的控制装置具有两个微处理器模块，其中第一微处理器模块用以驱动运动平台运动，第二微处理器模块用以处理编码器反馈信号，并将处理完成的编码器反馈信号发送至第一微处理器模块，避免出现运动平台控制装置短时间内运算量过大的问题，运动平台获得更快的响应速度。
虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (9)
1.一种基于双核控制的运动平台，其特征在于，所述运动平台包括相互平行的上平台(10)和下平台(20)、连接在上平台(10)和下平台(20)之间的电动缸(30)、N个编码器(50)和控制装置(40)；
所述电动缸(30)的固定端分布安装在下平台(20)上，电动缸(30)的伸缩端安装在上平台(10)上；
所述控制装置(40)包括第一微处理器模块(41)、第二微处理器模块(46)、电动缸驱动模块(42)、A/D转换电路(45)、通信模块(43)，以及用以给第一微处理器模块(41)、第二微处理器模块(46)、通信模块(43)供电的电源模块(44)；
所述电动缸驱动模块(42)与电动缸(30)的控制部连接，用以驱动电动缸(30)的伸缩端运动；
所述第一微处理器模块(41)具有一第一输入端、N个第二输入端和N个第一输出端；
所述第一微处理器模块(41)的N个第一输出端一一对应地电连接至电动缸驱动模块(42)，第一微处理器模块(41)的第一输入端与通信模块(43)电连接，第一微处理器模块(41)被设置成通过通信模块(43)接收一上位机发送的控制指令，并根据控制指令以调整电动缸驱动模块(42)的输出信号；
所述第二微处理器模块(46)具有N个第三输入端和N个第二输出端；
所述A/D转换电路(45)具有N个第四输入端和N个第三输出端；
所述N个编码器(50)一一对应的固定在N个电动缸(30)上，与A/D转换电路(45)的N个第四输入端一一对应地电连接，A/D转换电路(45)的N个第三输入端与第二微处理器模块(46)的N个第三输入端电连接；
所述编码器(50)被设置成实时探测所属电动缸(30)的电机的旋转参数，并将探测结果反馈至A/D转换电路(45)，探测结果经A/D转换电路(45)转换后发送至第二微处理器模块(46)；
所述第二微处理器模块(46)的N个第二输出端一一对应地连接至第一微处理器模块(41)的N个第二输入端；
所述N为大于零的正整数。
2.根据权利要求1所述的基于双核控制的运动平台，其特征在于，所述编码器(50)采用光电式编码器、磁电式编码器、触点电刷式编码器中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的基于双核控制的运动平台，其特征在于，所述第一微处理器模块(41)包括LPC176X系列Cortex-M3控制芯片。
4.根据权利要求1所述的基于双核控制的运动平台，其特征在于，所述第二微处理器模块(46)包括LPC176X系列Cortex-M3控制芯片。
5.根据权利要求1所述的基于双核控制的运动平台，其特征在于，所述电动缸驱动模块(42)包括N个ULN2003D控制芯片。
6.根据权利要求1所述的基于双核控制的运动平台，其特征在于，所述控制装置(40)还具有一保护模块(47)，保护模块(47)分别与第一微处理器模块(41)、第二微处理器模块(46)电连接。
7.根据权利要求6所述的基于双核控制的运动平台，其特征在于，所述保护模块(47)包括TLE7230R芯片。
8.根据权利要求1所述的基于双核控制的运动平台，其特征在于，所述通信模块(43)包括RS232接口和/或RS485接口。
9.根据权利要求1所述的基于双核控制的运动平台，其特征在于，所述电源模块(44)包括TLE6368芯片。
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