擠壓機擠壓中心監(jiān)測系統(tǒng)攝像機控制器設(shè)計

1、擠壓機擠壓中心監(jiān)測系統(tǒng)攝像機控制器設(shè)計    摘要:根據(jù)125 MN擠壓機擠壓中心監(jiān)測系統(tǒng)中多路USB接口攝像機進行圖像采集的特點,結(jié)合USB接口攝像機在現(xiàn)場遠程圖像采集存在的不足,以Visual C+6·0為軟件開發(fā)平臺,設(shè)計了一種基于微處理器的串行通信方式的攝像機控制系統(tǒng),實現(xiàn)擠壓機監(jiān)測攝像機的遠距離有序接入上位機。現(xiàn)場設(shè)備實際運行表明該系統(tǒng)達到了中心監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計要求。   關(guān)鍵詞:串行通信; USB;單片機;數(shù)字攝像機; VC+Abstract:According to the features of using m

2、ulti-channel USB interface camera to collect image for 125 MN extruderextrusion center monitoring system, with the shortcomings of USB interface camera in the industrial scene remoteimage collection, taking Visual C+ 6·0 as software development platform, a microprocessor based serial communi-ca

3、tions methods camera control system was designed for realizing the extrusion machine monitoring cameras remotelyand orderly access to upper PC. equipment actual running at the scene shows that the camera control system hasmet the design requirements of central monitoring system.    Ke

4、ywords:serial communication; USB; MCU; digital camera; VC+2控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計2·1功能技術(shù)指標上位機為微型計算機(PC機),下位機為微處理器控制系統(tǒng)。實現(xiàn)功能如下:(1)實現(xiàn)USB接口的攝像機采集到的數(shù)字信號的遠距離傳輸;(2)將6組12路攝像機以USB總線的形式接入攝像機控制電路,微處理器控制系統(tǒng)能夠控制相應(yīng)的攝像機控制電路,按預(yù)定要求將指定橫梁上的攝像機接入上位機;(3)微處理器控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與上位機的通信。根據(jù)上述的功能技術(shù)要求,該系統(tǒng)由以下幾個模塊組成:微處理器系統(tǒng)控制模塊、USB接口選擇控制模塊及串口通信模塊。

5、主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。圖2攝像機控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig·2System structure diagram2·2攝像機采集信號的遠距離傳輸系統(tǒng)設(shè)計USB2·0規(guī)范的USB設(shè)備的有效傳輸距離<5 m,要實現(xiàn)信號的遠距離傳輸,一般是遠用光纖。根據(jù)125 MN擠壓機設(shè)備本體上的攝像機的檢測位置距離擠壓機控制室上位機的距離>35 m,因此必須加裝USB延長器才能滿足實際應(yīng)用要求。經(jīng)過實驗,采用國內(nèi)某公司產(chǎn)的USB2·0規(guī)范的延長器能夠滿足現(xiàn)場圖像的采集要求。USB延長器的接收器和發(fā)射器之間通過Cat6光纖網(wǎng)線一一對應(yīng)連接。完全實現(xiàn)在距離為35

6、m的情況下的圖像的流暢采集。2·3攝像機微控制電路系統(tǒng)設(shè)計普通的USB接口線定義為:電源、地線和兩根數(shù)據(jù)線。要將12路攝像機同時接入控制電路,而有選擇的分時選擇接入所需要測量的橫梁上的兩路攝像機。因此,可以將USB接口的兩根數(shù)據(jù)線作為數(shù)據(jù)總線,各橫梁上的總的12路攝像機的兩根數(shù)據(jù)線都分別掛到上位機的兩個USB接口的數(shù)據(jù)線上, 12路攝像機的地線是公用的。微處理器控制電路只需要按上位機指令選擇性地控制某路攝像機組的USB接口的電源線的同時通斷,即可實現(xiàn)該組攝像機在擠壓機擠壓中心監(jiān)測系統(tǒng)中的同時接入與斷開       

7、 3攝像機控制器系統(tǒng)硬件設(shè)計3·1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)攝像機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計主要是下位機(微處理器控制部分),分為單片機系統(tǒng)模塊(以廉價的AT89S52為核心4)、繼電器控制驅(qū)動電路模塊、串口通信電路模塊和USB延長器模塊。USB延長器模塊國內(nèi)有廠家專門生產(chǎn),系統(tǒng)設(shè)計中無需再設(shè)計。3·2功能模塊的硬件實現(xiàn)3·2·1繼電器控制驅(qū)動電路模塊微處理器輸出的控制電平信號經(jīng)反向器放大后,采用ULN2803達林頓管驅(qū)動12路5 V小功率繼電器3,控制攝像機USB接口的電源線端的通斷。擠壓機擠壓中心檢測系統(tǒng)要求被測橫梁上的兩路攝像機同時接入上位機,因此,只需要6個微

8、處理器的控制信號即可實現(xiàn)控制6個攝像機組的12路攝像機。為防止繼電器工作時產(chǎn)生的反電動勢沖擊USB接口造成上位機死機,在繼電器線圈的兩端反接一小功率二極管來消除。實現(xiàn)硬件電路如圖3所示。3·2·2串口通信電路模塊異步串口通信的AT89S52與上位機實現(xiàn)串口通信比較方便。采用MAX232實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換,其連線采用最簡單的零調(diào)制三線型5。具體電路如圖5攝像機控制器系統(tǒng)調(diào)試擠壓機上位機兼安裝有整個擠壓機的wincc監(jiān)控控制軟件,因此上位機的穩(wěn)定性尤為重要。為保證攝像機控制器系統(tǒng)運行的可靠性與安全性,在多次試驗后,在攝像機控制器系統(tǒng)硬件設(shè)計時充分考慮了抗干擾隔離措施,主要是:(1)加

9、強下位機中攝像機USB接口電路與上位機USB接口的隔離,防止電壓浪涌造成上位機死機,數(shù)據(jù)線連接均采用電感隔離;(2)電路中所涉及到的芯片的Vcc和GND之間均接有一個0·1F去耦電容,并采用磁珠隔離;(3)單片機的電源與達林頓管的電源采用電感隔離,實行分開供電。6結(jié)論通過以上抗干擾措施處理,按照中心監(jiān)測系統(tǒng)要求實際制造攝像機控制器系統(tǒng)樣機,經(jīng)國內(nèi)某公司的125 MN臥式擠壓機的擠壓中心監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場安裝試用,系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運行4個月,實現(xiàn)了12路, 6組攝像機的有序接入上位機。滿足了125 MN臥式擠壓機擠壓中心監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)期設(shè)計要求。在實際的過程中,存在的不足是當(dāng)選擇某橫梁攝像機后,需要

10、等待23 s,攝像機才能正常工作。原因是在頻繁切換攝像機的過程中,上位機需要23 s的識別響應(yīng)攝像機時間。這造成在中心監(jiān)測系統(tǒng)啟動階段的圖像采集有延遲,對于要求實時監(jiān)測擠壓機的擠壓中心是不利的。但在攝像機啟動后并不擠壓中心的測量,這個可在以后設(shè)備技術(shù)升級中換用高速攝像機予以彌補。: 1 王自濤.鋁擠壓技術(shù)及裝備J.有色金屬, 2005,(7): 21-25. 2 曹國華,蘇成志,徐洪吉.基于位置敏感探測器和激光技術(shù)對大型軸系中心線檢測的J.兵工學(xué)報, 2006,27 (4): 765-768. 3 王慶有. CCD應(yīng)用技術(shù)及應(yīng)用M.北京:出版社,1992. 4 吳金戌,沈慶陽,郭庭吉.單片機實踐與應(yīng)用M.北京:清華大學(xué)出版社, 2003. 5 李河清,侯志祥.基于串行通信的步進電機小型集散控制系統(tǒng)J.機工程, 2007, 33 (10): 258-260. 6 胡偉,季曉衡.單片機C