導語：P/T數(shù)字轉臺計算機控制課程設計一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

計算機控制技術是自動化專業(yè)的必修課。該課程是在自動化技術、計算機技術、控制技術，通信技術和網(wǎng)絡技術及管理信息系統(tǒng)的基礎上發(fā)展和建立起來的，它是實現(xiàn)綜合自動化的核心技術，是一門綜合性和實踐性較強的課程［1－2］。

目前計算機控制技術課程設計多數(shù)是以圍繞單片機或8088微處理器為控制核心的實驗平臺開展的，還有部分設計是要求運用仿真軟件驗證控制算法的正確性。上述要求很可能導致學生所掌握的知識與工廠實際設備脫節(jié)。由于學生對計算機控制相關硬件設備沒有感性認識，所以導致學生經(jīng)過學習，還是對計算機控制技術的內(nèi)容不能合理、科學、自如地運用。利用P／T數(shù)字轉臺作為課程設計的平臺，首先，可以使學生對計算機控制技術有最初的感性認識，其次，由于該設備采用的是工業(yè)級運動控制板卡，學生在熟悉相關資料的基礎上能夠進一步理解計算機控制系統(tǒng)的構成原理及計算機控制應用程序的設計，達到將綜合專業(yè)基礎知識與工程實際有機結合，從而培養(yǎng)學生的工程實踐能力。通過資料搜集、方案分析、系統(tǒng)設計與報告撰寫的整個過程，學生可以得到科學研究工作的初步訓練。

1P／T數(shù)字轉臺實驗系統(tǒng)介紹

1．1轉臺電機控制系統(tǒng)

轉臺電機控制系統(tǒng)主要由運動控制器、具有PCI插槽的PC機、具有增量式編碼器的伺服電機、伺服電機驅動器、驅動器電源、原點開關和正／負限位開關等6個部分組成控制伺服電機時，控制器輸出＋／－10V數(shù)字電壓控制信號。采用GT系列運動控制器組成的控制系統(tǒng)典型連接如圖1所示。

1．2運動控制器

固高公司生產(chǎn)的GT系列運動控制器，可以同步控制4個運動軸，實現(xiàn)多軸協(xié)調(diào)運動。其核心由AD－SP2181數(shù)字信號處理器和FPGA組成，可以實現(xiàn)高性能的控制計算。它適用于廣泛的應用領域，包括機器人、數(shù)控機床、木工機械、印刷機械、裝配生產(chǎn)線、電子加工設備、激光加工設備等。GT系列運動控制器以IBM－PC及其兼容機為主機，提供標準的PCI總線產(chǎn)品。運動控制器提供C語言函數(shù)庫和Windows動態(tài)連接庫，實現(xiàn)復雜的控制功能。用戶能夠將這些控制函數(shù)與自己控制系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)處理、界面顯示、用戶接口等應用程序模塊集成在一起，建造符合特定應用要求的控制系統(tǒng)，以適應各種應用領域的要求。

1．3視頻采集

除運動控制以外，P／T數(shù)字轉臺還配備了Matrox的圖像采集卡和攝像頭，圖像采集卡具有16MB內(nèi)存，支持模擬視頻的實時捕捉或JPEG2000壓縮／解壓縮功能。

2P／T數(shù)字轉臺實驗系統(tǒng)可實現(xiàn)的內(nèi)容

2．1轉臺控制

此部分主要是對轉臺軸電機的轉動控制，在對轉臺控制編程時首先對控制卡進行初始化，在初始化過程中完成中斷屏蔽字、限位開關有效狀態(tài)、伺服濾波器零點偏移值、運動模式等設置。設定選定軸為當前軸，設置運動模式、速度參數(shù)、加速度參數(shù)，然后刷新當前參數(shù)，當速度參數(shù)發(fā)生變化時轉臺開始動作。

2．2圖像獲取及處理

視頻采集部分是以固高科技公司隨轉臺提供的Matrox采集卡、攝像頭為平臺，通過編寫高級語言程序可以實現(xiàn)以下功能：將攝像頭捕獲的圖像顯示出來、對圖像進行處理、利用處理后圖像像素的不同查找到目標物體、求出目標物體的質心坐標［3－6］。當目標物體移動時，控制轉臺跟隨其轉動。

3題目的設計

根據(jù)實驗平臺的特點，課程設計的內(nèi)容與轉臺的控制、視頻圖像的采集和圖像處理相關。為學生提供的參考資料包括固高運動控制卡使用手冊、編程手冊、圖像采集卡使用手冊以及相關函數(shù)庫，要求學生采用C＋＋或其他高級語言編制程序。可以根據(jù)學生的個體差異，設計難易程度不同的題目。“C語言程序設計”在工科院校作為必修課開設，有了這個基礎，學生再學習C＋＋或其他的高級語言就能很快掌握。根據(jù)課程設計要求，教師可以有針對性地對圖像處理和工業(yè)控制板卡方面的編程方法進行專門的輔導，要求學生查閱相關的書籍和材料。學生在教師的指導下掌握高級語言的基本知識和操作，學會對界面和圖像編程，并學會程序的編譯、調(diào)試和執(zhí)行?！皥F隊協(xié)作”也是新時期對科技人才素質的要求。由于課程設計一般在2周之內(nèi)完成，為了培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力，可以將3人分為一個小組，然后出一些較為復雜的題目，每個學生可以根據(jù)自己的興趣選擇同一題目下的不同內(nèi)容。組員間進行分工協(xié)作，共享知識信息，共同商討、論證問題的解決方案，通過相互配合、互相幫助，達到互相促進、共同提高的目的［7－10］。例如“目標跟蹤系統(tǒng)設計”，要求學生采用C＋＋或其他高級語言編制程序，實現(xiàn)視頻圖像的采集、圖像的簡單處理、控制轉臺跟蹤預先確定的目標。具體內(nèi)容可以分為3個部分：第一部分要求完成界面的設計，要求界面友好、操作簡單，達到工業(yè)控制軟件的基本要求；第二部分要求完成圖像處理功能，要求從采集的視頻圖像中能分離出預先確定的目標；第三部分要求完成轉臺的運動控制，要求加入控制算法和電機加減速控制。3部分由3個學生完成，最后通過聯(lián)調(diào)實現(xiàn)目標跟蹤的功能。

4結束語

在整個課程設計過程中，讓學生通過了解工業(yè)控制板卡和圖像采集板卡而激發(fā)了他們的學習興趣，對工業(yè)控制的方法和實際應用有了一定了解。在強調(diào)基礎理論學習的同時也提高了學生的工程意識和團隊協(xié)作能力，為以后的工作和進一步的科研打下了良好的基礎，從而取得了良好的教學效果。