labview的图像与马达联动系统设计应用
目录
一、引言 4
（一）图像与马达联动系统简介 4
（二）Labview简介 4
(三) 主要工作内容和设计方案5
二、系统设计过程 6
（一）参数匹配 6
（二）拍照和采集 8
（三）马达脉冲换算与输出 9
（四）改变信息后的编写 9
三、系统功能检测 10
（一）功能测试 10
（二）方案调整 14
四、总结 17
致谢 . 17
参考文献 18
附录一 点位修改程式（前面板） 19
附录二 相机与马达位置关系检测程序 20
附录三 附录三 相机拍照采集程式 21
附录四 马达脉冲输出程式 22
一 引言
（一）图像与马达联动系统简介
图像与马达的联动系统是指通过对图像信息的采集和转换来完成马达控制的一种自动化系统 。在自动化控制和生产领域，许多系统需要精确测量出马达移动的坐标，才能控制设备的精确运动轨迹，满足精密化生产的需求。其具体过程主要包括：首先，计算机拍摄待处理原料图片;然后,将图片传入软件内，利用编程进行计算;接下来，再把计算出的相关数据载入马达控制器中，由此来控制马达的精确移动。其中，整个系统要求相机与马达始终保持一个相对静止的固定位置关系，通过这个位置关系，才能得到一个计算公式，用以将图片的像素转换成马达脉冲，控制马达的运动状态，进而实现对产品的高精度切割。
例如，图1为一个马达联动系统的应用机台的结构图。图中，左右两侧为马达，中间为相机。周围是气缸。首先利用气缸将原料固定，相机启动，对原料 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
进行拍照，采集原始数据并送入工作台旁边的计算机内，进行数据分析。然后将得到的结果转换为马达脉冲，控制后续机床的运行。
图1 图像与马达联动系统机台结构图
Labview简介
Labview是一款用于编程的设计软件，由美国国家仪器（NI）公司研制开发，采用图形化语言G来编写程式。Labview目前被广泛的应用于自动化设备中，可以实现高精度的控制操作。其基本工作过程为：将需要进行的动作都以程式的形式编写完成之后，载入计算机运行，机台就会按照程式要求执行既定的动作。
通过Labview软件来控制自动化机台，能做到更好的节省人力资源，提高企业的生产效率。同时，通过Labview控制自动化设备，能够实现高精度的参数控制，保证产品的生产标准与质量。也正因此，Labview编程软件在自动化领域得到了非常广泛的运用，是现代自动化控制的主流软件。
主要工作内容和设计目标
本设计主要是通过Labview为软件平台，通过Labview对图像与马达联动系统中相机采集的图片进行数据处理，将图片信息转换为马达脉冲控制信号，控制马达运动轨迹。
主要工作内容包括：
1.完成相机与马达位置关系参数测量；
2.载入相应Labview程式；
3.完成对预加工产品图像采集；
4.利用Labview程式实现采集数据的转换；
5.输出马达脉冲控制信号。
整个设计要求达到以下几点目标：
1.进行位置关系测量时需要准确，保证误差范围在0.1毫米以下；
2.程式编写要保证可靠与效率，保证相机能够在规定的时间（2秒钟）内，完成5次图片信息的采集；
3.Labview程式运行输出的马达控制脉冲应能满足图像变化需求。
二 系统设计过程
整个系统的设计方案流程如图2所示。
(一) 参数匹配
1.相机与马达位置关系计算
每个相机都有自己固定的像素。在拿到一个新的相机后，通过一种名为矫正块的软件去计算出相机图片中的一个像素，对应了马达需要走动的多少坐标，这个值，是永远不会改变的（对于每一台机器而言）。首先在马达最下方安装一个检针，固定住相机与马达。使它们保持不变的位置关系后，让马达走到原料的某一个显眼位置，相机同时拍照。然后在图片上找出检针所在位置是第几个像素，此时马达的坐标又是什么，从而得到一个相对应的位置关系。再将两个值输入程式内，程式会通过早已编写好的公式，计算出相机与马达的相对关系。只要相机与马达没有相对位置上的变动，那么相机抓边完成之后，马达就会自然的得到一个精确的坐标。当图片被处理完成之后，得到数据会在马达控制器空转化需要输出的脉冲，从而打到控制马达运动的效果。
图3 相机与马达位置关系检测程序
相机与马达位置关系检测程序如图3所示(详图见附录)，是相机与马达位置关系检测程序的一部分，Labview程序是从左向右写入的。由右边起点开始，为信号传入点，数据节点在程式线路中传送到最前面的left ro right方框中，判断次信号是左还是右。然后回到下方的小方框中，开始逐一检测。将给出的相机像素值与马达所在坐标分别带入，通过子VI的程序后，会判断两个值是否满足像素与坐标一一对应的情况。若满足，则继续进行下一步动作即转换；若不满足，则跳出程序执行NG命令，将原料流出，马达复归，回到待命位置，等待下一件原料的到位。
2.计算马达运动的安全位置
当改变了相机与马达的位置关系时，矫正块的数据虽然没有变动，但是坐标已经不再安全了。这是由于在程式中，还有一个公式是关于相机与马达的位置关系的计算公式。当相机与马达的位置改变以后，之前计算出的数据就不再适用，必须重新测量。首先将待加工原料组装好推入机台中，让相机拍照抓边，得到一个BUCKET Y 左右的坐标，记录下来，然后通过B140（一个马达移动的控制软件）让铣刀走到十分接近BUCKET边缘安全位置的地方，再通过I/O口控制让铣刀转起来。然后精度非常小地去移动铣刀的Y坐标，并且在产品旁边听声音，当听到非常细微的啧啧声后，立即停止一切动作，表明此时铣刀已经到达了一个极限位置，不能继续前进了。而这时候B140上会出现一个马达所在位置的数据，记录下来，就是我们需要的安全坐标了。把坐标载入程式冲，安全位置就更新好了，此时就可以开始进行运动测试了，马达坐标极限位置的监控程序如下图4所示：
图4 马达坐标极限位置监控程式
图4中最上方铣刀对应Bucket的Pixel值是矫正块计算出的，意思是一个像素需要马达输出972个脉冲。Bucket对应铣刀Position是像素与马达在同一点处是，马达相对于自己的原点在-2700处。最下方方框中即为Y轴极限位置的马达坐标，当马达走到4274坐标以后，无法继续想Y轴正方向移动，否则会损伤产品。
（二） 拍照和采集
启动程式后，马达会进行一次复归动作，让所有部件走到一个待命的位置。此时将原料推入机台中，将原料紧紧固定在待拍位置，
原料到达指定位置，收到在位检信号是，程式给出相机移动信号，相机到达拍照点，开始工作。光源闪烁5次，拍出图片，传入程式中，具体程序如图5所示。
图10切削面、铣刀走向图
1）图例解析
图9中黄色区域为铣刀可以运动的区域，红色箭头的走向为铣刀切削时的运动方向，圆形虚线为铣刀运动到各点时的切削面，红色长虚线矩形区域为突台，图例中R边下方和L边的上方为阴影面，中间的黑点为touch sensor量测的位置
一、引言 4
（一）图像与马达联动系统简介 4
（二）Labview简介 4
(三) 主要工作内容和设计方案5
二、系统设计过程 6
（一）参数匹配 6
（二）拍照和采集 8
（三）马达脉冲换算与输出 9
（四）改变信息后的编写 9
三、系统功能检测 10
（一）功能测试 10
（二）方案调整 14
四、总结 17
致谢 . 17
参考文献 18
附录一 点位修改程式（前面板） 19
附录二 相机与马达位置关系检测程序 20
附录三 附录三 相机拍照采集程式 21
附录四 马达脉冲输出程式 22
一 引言
（一）图像与马达联动系统简介
图像与马达的联动系统是指通过对图像信息的采集和转换来完成马达控制的一种自动化系统 。在自动化控制和生产领域，许多系统需要精确测量出马达移动的坐标，才能控制设备的精确运动轨迹，满足精密化生产的需求。其具体过程主要包括：首先，计算机拍摄待处理原料图片;然后,将图片传入软件内，利用编程进行计算;接下来，再把计算出的相关数据载入马达控制器中，由此来控制马达的精确移动。其中，整个系统要求相机与马达始终保持一个相对静止的固定位置关系，通过这个位置关系，才能得到一个计算公式，用以将图片的像素转换成马达脉冲，控制马达的运动状态，进而实现对产品的高精度切割。
例如，图1为一个马达联动系统的应用机台的结构图。图中，左右两侧为马达，中间为相机。周围是气缸。首先利用气缸将原料固定，相机启动，对原料 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
进行拍照，采集原始数据并送入工作台旁边的计算机内，进行数据分析。然后将得到的结果转换为马达脉冲，控制后续机床的运行。
图1 图像与马达联动系统机台结构图
Labview简介
Labview是一款用于编程的设计软件，由美国国家仪器（NI）公司研制开发，采用图形化语言G来编写程式。Labview目前被广泛的应用于自动化设备中，可以实现高精度的控制操作。其基本工作过程为：将需要进行的动作都以程式的形式编写完成之后，载入计算机运行，机台就会按照程式要求执行既定的动作。
通过Labview软件来控制自动化机台，能做到更好的节省人力资源，提高企业的生产效率。同时，通过Labview控制自动化设备，能够实现高精度的参数控制，保证产品的生产标准与质量。也正因此，Labview编程软件在自动化领域得到了非常广泛的运用，是现代自动化控制的主流软件。
主要工作内容和设计目标
本设计主要是通过Labview为软件平台，通过Labview对图像与马达联动系统中相机采集的图片进行数据处理，将图片信息转换为马达脉冲控制信号，控制马达运动轨迹。
主要工作内容包括：
1.完成相机与马达位置关系参数测量；
2.载入相应Labview程式；
3.完成对预加工产品图像采集；
4.利用Labview程式实现采集数据的转换；
5.输出马达脉冲控制信号。
整个设计要求达到以下几点目标：
1.进行位置关系测量时需要准确，保证误差范围在0.1毫米以下；
2.程式编写要保证可靠与效率，保证相机能够在规定的时间（2秒钟）内，完成5次图片信息的采集；
3.Labview程式运行输出的马达控制脉冲应能满足图像变化需求。
二 系统设计过程
整个系统的设计方案流程如图2所示。
(一) 参数匹配
1.相机与马达位置关系计算
每个相机都有自己固定的像素。在拿到一个新的相机后，通过一种名为矫正块的软件去计算出相机图片中的一个像素，对应了马达需要走动的多少坐标，这个值，是永远不会改变的（对于每一台机器而言）。首先在马达最下方安装一个检针，固定住相机与马达。使它们保持不变的位置关系后，让马达走到原料的某一个显眼位置，相机同时拍照。然后在图片上找出检针所在位置是第几个像素，此时马达的坐标又是什么，从而得到一个相对应的位置关系。再将两个值输入程式内，程式会通过早已编写好的公式，计算出相机与马达的相对关系。只要相机与马达没有相对位置上的变动，那么相机抓边完成之后，马达就会自然的得到一个精确的坐标。当图片被处理完成之后，得到数据会在马达控制器空转化需要输出的脉冲，从而打到控制马达运动的效果。
图3 相机与马达位置关系检测程序
相机与马达位置关系检测程序如图3所示(详图见附录)，是相机与马达位置关系检测程序的一部分，Labview程序是从左向右写入的。由右边起点开始，为信号传入点，数据节点在程式线路中传送到最前面的left ro right方框中，判断次信号是左还是右。然后回到下方的小方框中，开始逐一检测。将给出的相机像素值与马达所在坐标分别带入，通过子VI的程序后，会判断两个值是否满足像素与坐标一一对应的情况。若满足，则继续进行下一步动作即转换；若不满足，则跳出程序执行NG命令，将原料流出，马达复归，回到待命位置，等待下一件原料的到位。
2.计算马达运动的安全位置
当改变了相机与马达的位置关系时，矫正块的数据虽然没有变动，但是坐标已经不再安全了。这是由于在程式中，还有一个公式是关于相机与马达的位置关系的计算公式。当相机与马达的位置改变以后，之前计算出的数据就不再适用，必须重新测量。首先将待加工原料组装好推入机台中，让相机拍照抓边，得到一个BUCKET Y 左右的坐标，记录下来，然后通过B140（一个马达移动的控制软件）让铣刀走到十分接近BUCKET边缘安全位置的地方，再通过I/O口控制让铣刀转起来。然后精度非常小地去移动铣刀的Y坐标，并且在产品旁边听声音，当听到非常细微的啧啧声后，立即停止一切动作，表明此时铣刀已经到达了一个极限位置，不能继续前进了。而这时候B140上会出现一个马达所在位置的数据，记录下来，就是我们需要的安全坐标了。把坐标载入程式冲，安全位置就更新好了，此时就可以开始进行运动测试了，马达坐标极限位置的监控程序如下图4所示：
图4 马达坐标极限位置监控程式
图4中最上方铣刀对应Bucket的Pixel值是矫正块计算出的，意思是一个像素需要马达输出972个脉冲。Bucket对应铣刀Position是像素与马达在同一点处是，马达相对于自己的原点在-2700处。最下方方框中即为Y轴极限位置的马达坐标，当马达走到4274坐标以后，无法继续想Y轴正方向移动，否则会损伤产品。
（二） 拍照和采集
启动程式后，马达会进行一次复归动作，让所有部件走到一个待命的位置。此时将原料推入机台中，将原料紧紧固定在待拍位置，
原料到达指定位置，收到在位检信号是，程式给出相机移动信号，相机到达拍照点，开始工作。光源闪烁5次，拍出图片，传入程式中，具体程序如图5所示。
图10切削面、铣刀走向图
1）图例解析
图9中黄色区域为铣刀可以运动的区域，红色箭头的走向为铣刀切削时的运动方向，圆形虚线为铣刀运动到各点时的切削面，红色长虚线矩形区域为突台，图例中R边下方和L边的上方为阴影面，中间的黑点为touch sensor量测的位置
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