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基于nRF2401的光學(xué)在線檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

作者: 時(shí)間:2009-03-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1、引言

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/173859.htm

  加工與檢測(cè)是制造領(lǐng)域里兩個(gè)核心部分,加工所能達(dá)到的精度極大依賴于檢測(cè)技術(shù)水平的高低。長久以來,加工技術(shù)與檢測(cè)技術(shù)沿著各自的軌道發(fā)展,并達(dá)到了很高的技術(shù)水平,極大地提高了制造的效率與精度,滿足了國防與航空等高端技術(shù)方面的需求。但同時(shí),加工與檢測(cè)技術(shù)也形成了一個(gè)個(gè)完善的、獨(dú)立的功能體,各功能體間不能直接相互通信,不能測(cè)試、數(shù)據(jù)處理、加工的一體化光學(xué)加工系統(tǒng),這一個(gè)個(gè)獨(dú)立的功能實(shí)體形成了所謂的“信息化”孤島。在實(shí)際工作中則表現(xiàn)為檢測(cè)所產(chǎn)生的測(cè)試數(shù)據(jù)不能直接傳給數(shù)據(jù)處理中心,而必須借助某種存貯媒介 (如軟盤) 由人工輸進(jìn)數(shù)據(jù)處理中心。這樣既不利于測(cè)試數(shù)據(jù)的傳輸,也不利于數(shù)據(jù)的存貯、處理及確保其安全。針對(duì)這種情況,本文無線通信的檢測(cè)制造系統(tǒng),了光學(xué)制造的、在線數(shù)據(jù)處理、在線加工的一體化。

2、一體化加工系統(tǒng)運(yùn)行模式及其結(jié)構(gòu)

  要想、在線數(shù)據(jù)處理的一體化加工系統(tǒng),不同功能體之間數(shù)據(jù)自由通信與傳輸是其根本要求。在車間單元層上,主要由主控計(jì)算機(jī)、管理計(jì)算機(jī)等設(shè)備組成,它們通過企業(yè)內(nèi)部的以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)相互間的通信。對(duì)于工作站層,它運(yùn)行在某個(gè)車間內(nèi)部,主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能,一個(gè)實(shí)現(xiàn)車間內(nèi)部各設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信,另外它還負(fù)責(zé)車間底層設(shè)備與上層主控計(jì)算機(jī)間的通信,它充當(dāng)了底層設(shè)備的代理。設(shè)備層由分布在車間各個(gè)不同方位的底層設(shè)備 (如檢測(cè)設(shè)備、加工設(shè)備) 組成。根據(jù)這三層運(yùn)行模式的劃分,將當(dāng)前先進(jìn)的無線射頻通信技術(shù)引入到光學(xué)加工系統(tǒng)中,采用無線網(wǎng)絡(luò)通信具有以下幾個(gè)特點(diǎn):良好的靈活性和移動(dòng)性;安裝便捷;故障定位容易;易于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和調(diào)整;易于擴(kuò)展。該系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)功能圖如圖1所示。

3、功能分析

3.1 工作站及無線收發(fā)接口功能分析

  工作站必須要具有將無線通信數(shù)據(jù)與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)互相轉(zhuǎn)換的功能。此外,由于車間檢測(cè)設(shè)備不止一臺(tái),可能同時(shí)有多臺(tái)設(shè)備要求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信,因此工作站是個(gè)多任務(wù)工作系統(tǒng),要具有良好的任務(wù)管理機(jī)制,以確保數(shù)據(jù)傳輸不沖突,同時(shí),工作站還要保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_、可靠、及時(shí),有序。對(duì)于無線收發(fā)模塊,由于在車間底層,生產(chǎn)環(huán)境惡劣,因而要求其具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力,數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠。此外,還要求其通信距離不能太短,要滿足整個(gè)車間范圍內(nèi)的通信要求。

3.2 模塊化實(shí)現(xiàn)工作站及無線收發(fā)

  本文采用模塊化方法來實(shí)現(xiàn)工作站功能的。將工作站在邏輯上分為兩部分:前部實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線收發(fā),該部和設(shè)備層的無線收發(fā)模塊一致。后部由一個(gè)具有資源管理的來管理多個(gè)數(shù)據(jù)傳送任務(wù)。由于底層設(shè)備大多具有標(biāo)準(zhǔn)串行接口,無線收發(fā)模塊主要實(shí)現(xiàn)無線射頻數(shù)據(jù)與串行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與控制。工作站的功能模型分析如圖2所示。

4、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1 硬件設(shè)計(jì)

  本文中所選擇的無線通信芯片是挪威Nordic公司的無線芯片。它是一款非常適合于工業(yè)控制的無線通信芯片,它內(nèi)置點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線通信協(xié)議,可以很方便地實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)指定設(shè)備間的無線通信,此外,它的通信速率高達(dá)1Mbps,最遠(yuǎn)通信距離高達(dá)1000M,抗干擾能力強(qiáng),內(nèi)置硬件CRC檢錯(cuò)功能。通過單片機(jī)C51控制可實(shí)現(xiàn)與外界設(shè)備間串行數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收。的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。


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