基于EtherCAT实时工业以太网的多轴系统同步控制

为实现多轴系统的同步运动控制，课题组提出了基于EtherCAT实时工业以太网的伺服系统设计方案。首先，基于EtherCAT的技术原理进行了系统的整体结构与软硬件的设计；然后，采用LAN9252芯片与TMS320F28379D双核芯片实现从站搭建并基于该双核芯片设计了从站程序，实现了通信功能与伺服驱动控制功能；最后，提出了一种同步方案，利用EtherCAT在分布时钟模式下产生的高精度同步信号精准同步各从站的控制环周期，从而实现运动控制的同步，并在一个2轴系统中进行了实验验证。实验结果表明：该基于EtherCAT的伺服系统可以实现各从站控制环周期的精准同步，使通信数据同步更新。系统能够满足高精度的多轴同步控制要求。     

4边封包装机送膜 横切协同控制方法

针对4边封包装机由于送膜轴和切刀轴的运动分离控制导致薄膜进给与切刀旋转不同步而影响了加工质量的问题，课题组基于EtherCAT技术原理搭建控制系统整体框架。设计一种电子凸轮曲线，实现追剪过程中执行机构间的速度与位置匹配；以EtherCAT为通信手段，满足执行机构间响应同步需求；另外对机械零位进行周期性补偿，弥补机械误差引起的加工误差。基于该系统实际加工袋长为200 mm的塑料薄膜，误差小于1 mm，且产品没有出现损坏情况。该控制方法能够满足4边封包装机的加工需求。     

基于STM32F207主控芯片的棉袜机控制系统

针对国内棉袜机控制系统存在稳定性、实时性不高导致袜品有脱边、松散等现象，课题组设计了一种基于STM32F207主控芯片的控制系统。基于棉袜机结构和工艺的研究，通过对袜机关键工艺尤其是各步段走针轨迹的分析，提出了总体分层式控制结构；设计了基于STM32F207主控芯片的主控板硬件系统；设计了基于飞思卡尔KE06芯片的选针器、气阀和电机板控制系统；设计了基于CAN总线协议的主控与驱动板之间的数据传输形式；依据外接编码器脉冲计数获得当前针数和针位信号，设计了零位检测电路；结合RUMI WELLKNIT的AOTU RSD机型的棉袜机，进行了功能测试。研究结果表明：设计出的控制系统可精准控制执行器，各执行器配合良好，针位位置捕获准确，实时性高；编织的袜品花型图案连接完好，袜品没有脱边和松散等现象。     

基于双向ICP跨源点云配准的鞋底涂胶轨迹生成

针对自动化鞋底涂胶系统中存在的鞋型适用性不高的难题，课题组提出了一种基于修正PCA(principal components analysis)和双向ICP(iterative closest point)的跨源点云配准算法。对比3种采样方法对最终配准精度的影响，选择了最远点降采样作为配准前对点云的预处理；提出了修正PCA对鞋底点云进行粗配准，为精确配准提供了较好的初始变换矩阵；利用对跨源点云配准鲁棒性较好的双向ICP进行精确配准；根据精确配准结果将标准涂胶轨迹迁移到实时鞋底涂胶系统上，从而得到实时涂胶轨迹。结果表明：修正PCA+双向ICP在快速精确配准跨源鞋底点云上具有优越性，其中双向ICP迭代20轮后误差减小到1.31 mm，相比传统ICP算法误差减小了1.13 mm；修正PCA+双向ICP算法在处理不同鞋型时具有较好的适用性和精度，配准时间也满足系统要求。该算法可提高传统鞋底涂胶系统对各类鞋型的适用性，具有一定的工程实用价值。     

钢桶螺纹盖机器人旋紧控制系统

为了解决人工操作或机械半自动化旋紧钢桶螺纹盖所带来的弊端,提出采用工业机械臂对其进行自动旋紧。运 用EtherCAT总线技术,通过CoDeSys开发软件,设计开发了一种机器人旋紧控制系统,使得机器人可以对钢桶螺纹盖进 行自动抓取、定位和旋紧,完成相应的工序。该设计实现了钢桶螺纹盖旋紧的自动化生产,提高了生产效率和加工质量。     

户外机柜智能通风节能控制终端设计

针对目前户外机柜使用过程中存在能耗高、分布零散和管理困难的问题，课题组提出了一种基于STM32的户外机柜智能通风节能控制系统。设计了基于STM32的户外机柜智能通风节能控制终端的硬件结构，介绍了CPU主控单元和各部分辅助电路；采用RS485接口电路，采集机柜内外温湿度以及机柜内设备运行数据；设计了DI电路实现对烟感和漏水等故障状态的检测；基于以太网电路上传采集的数据；设计了DO电路实现对通风系统的控制；基于状态机的思想将机柜外的温差、湿度和机柜的运行状况纳入考虑，设计了智能通风控制系统软件。应用结果表明：该系统不仅可以有效减小空调的运行时间，而且发生故障时可以及时响应和报警。该终端可以有效降低户外机柜的能耗和管理难度。     

基于机器人的附塔管线多功能检测系统

针对附塔管线作业存在危险系数高、检修成本高以及检修难度大等问题，课题组提出了一种基于机器人的附塔管线多功能检测系统。设计了基于机器人的管道爬行器，并介绍了爬行机器人的主要功能和原理；检测系统采用高清视频系统和图像处理算法，实现对管道内部宏观全景图像实时二维拼接查看，同时通过串联脉冲涡流检测和电磁超声测厚模块，实现管道截面损失和管道壁厚的自动测量；设计了一体化信号采集和处理系统，实现多功能检测系统的一体化自动化作业。试验测试结果表明该系统不仅测量精度可靠，也满足工程应用的自动作业等要求。该管线多功能检测系统的应用可有效解决附塔管线检测成本高、检测难度大等问题。     

电梯现场总线系统的优化设计

针对当前电梯通信系统任务繁重,通信效率较低、实时性不高等问题,提出了基于SPI和CAN总线的电梯现场 总线系统的优化设计方案。设计了一种基于串行外设接口的SPI电梯通信协议,对SPI电梯通信的帧机制、数据流、差错 控制等做了较完善的规定;设计了SPI通信在干扰情况下重新帧同步的方法;设计了主控板与电梯外围控制器的统一 CAN总线协议。实验表明本方案不仅实现了电梯系统中主控板与电机控制板的全双工实时通信,还降低了通信系统设 计的复杂性,提高了通信性能。本设计能极大地改善当前电梯通信的状况。     

基于工业以太网技术的集散控制系统组态设计

介绍了工业以太网关键技术．并以基于Freelance2000系统水位控制系统组态设计为例,充分说明了采用工业以太网技术实现其实时通信的集散控制系统的具体组态设计过程.     

基于嵌入式的电能表集中抄表系统的设计

本文针对这种情况设计了一种以嵌入式微处理器为控制核心,采用CAN总线作为系统通信平台的小区或部分城区的自动抄表系统,解决了现有抄表系统存在的工作量大、抄表不方便、效率低等缺点。系统采用三星LPC2214微处理器、SJA1000 CAN控制器和PC82C250 CAN驱动芯片,在硬件上保证了系统的稳定性、可靠性和通信距离等,而基于VC开发的系统管理软件使系统具有丰富的抄表、管理、统计、报表、分时付费等功能。