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柔性制造

  • 基于ARM的嵌入式机床数控系统的研究

    数控机床是现代制造系统的基础和核心,而先进的数控技术是解决机床制造业持续发展的关键。随着嵌入式系统、微计算机技术和集成电路的迅速发展,高性能的32位CUP开始普及。它执行速度快、功能强大,在中、低档数控系统中已经完全可以替代PC机及8位单片机,获得更大的价格和技术优势。本文旨在打破传统基于PC机及8位单片机的数控系统,研究并设计一种基于ARM的32位嵌入式机床数控系统。 本文设计了基于ARM内核的嵌入式机床数控系统,并给出了硬件设计方案、软件程序设计思想及相应设计。硬件部分选用是日本NOVA电子有限公司研制的DSP运动控制专用芯片MCX314AL,作为数控装置电机的驱动芯片,其性能优良、接口简单、编程方便、工作可靠,给运动控制带来极大方便。采用ARM微处理器STR710负责控制MCX314AL、外围逻辑电路的管理及后台任务的实现。系统软件平台采用源代码公开的嵌入式实时操作系统uC/OS-Ⅱ,对数控系统软件模块的任务进行划分,并根据其实时性要求赋予不同优先级,采用基于优先级的抢占式调度算法,设计了任务间的通信方式及中断事件的响应,使该数控系统具有良好的实时性和稳定性,可以满足高精度加工的要求,同时也具有良好的人机界面和网络支持。

    标签: ARM 嵌入式 机床 数控系统

    上传时间: 2013-05-25

    上传用户:mylinden

  • 基于ARM和DSP的红外热像下渣检测系统研究与设计

    在钢铁制造工业中,高温熔化状态钢水中的钢渣检测问题是一直以来未能很好解决的难题,钢渣是钢铁冶炼过程中的副产品,钢渣本身会直接降低铸坯质量进而影响生产出的钢材质量,另外钢渣也会破坏钢铁连铸生产连续性给钢厂效益带来负面效应。因此连铸过程中钢渣检测是一个具有较大生产实际意义的研究课题。 本文以钢包到中间包敞开式浇注过程中,保护浇注后期移除长水口后浇注过程中的钢水下渣检测为研究对象。在调研了国内外下渣检测技术与下渣检测设备的应用情况后,提出了一套将嵌入式技术与红外热像检测技术相结合的钢水下渣检测系统的解决方案,并搭建了系统的原型:硬件系统平台以红外热像探测器为系统的传感器,以ARM7嵌入式微处理器与DSP数字信号处理器为系统运算处理核心;软件系统平台包含基于在ARM7上移植的μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统构建的嵌入式应用程序,以及基于DSP各类支持库的嵌入式应用程序。该下渣检测系统设计方案具有非接触式检测、低成本、系统自成一体、直观显示钢水注液状态、量化钢渣含量等特点,能够协助现场工作人员检测和判断下渣,有效减少连铸过程中钢包到中间包的下渣量。 本文首先,介绍了课题研究的背景,明确了研究对象,分析了连铸过程中的钢水下渣问题,调研了现有的连铸过程中钢包到中间包的钢水下

    标签: ARM DSP 红外热像 检测

    上传时间: 2013-05-25

    上传用户:断点PPpp

  • 基于ARM和Linux的横机控制系统设计

    本课题所研究的横机是一种由嵌入式控制器系统控制的自动化程度很高的纬编针织机,主要用于针织服装的编织制造。我国是纺织大国,横机需求量大,自主研发全自动电脑横机有广泛的市场前景。 通过对横机机械系统结构和原理的分析,本文提出了一种横机控制系统硬件解决方案。该方案主要由主控制器、协处理器、驱动电路等三部分组成。以ARM作为主控制器,负责编织工艺和人机接口设计;以FPGA作为协处理器,执行ARM的命令,控制后续电路动作;驱动电路主要面向横机机械部件,并向前端电路提供硬件接口。 基于该硬件系统解决方案,本文继而提出了一种新型的软件系统解决方案。该方案基于嵌入式Linux操作系统实现,主要由罗拉系统控制算法、驱动程序、横机编织控制程序和图形用户界面等四部分组成。罗拉系统采用模糊控制算法,控制卷布速率;驱动程序实现ARM和FPGA的通信;横机编织控制程序将花型文件中的数据转换为机械部件的动作,实现整个编织过程;图形用户界面提供良好的人机界面,方便操作。 最后详细介绍了整个横机控制器系统的调试流程,涉及硬件调试、软件调试和软硬件联合调试等。 与传统电脑横机相比,基于此设计方案的横机技术含量较高,成本低,可移植性强,并可实现联网控制。

    标签: Linux ARM 横机 控制系统设计

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:ikemada

  • 基于ARM和Linux的汽车试验记录仪的研究与开发

    随着汽车电子和现代化交通的飞速发展,人们对汽车的行驶性能和安全性能提出了更高的要求。在汽车测试试验中使用记录仪,可以实现实时测量,控制汽车的车速,对超速进行报警,满足汽车试验中对汽车运行情况的了解,特别是根据汽车试验要求而制定的试车计划得到的准确实施,从而进一步提高汽车制造商的市场竞争力。 随着微电子技术的发展,超大规模集成电路技术的成熟,嵌入式计算机系统的功能越来越强大,在某些场合完全可以取代传统的工控机,并且其独特的优势在于它的体积小、功耗低、性价比高,便于携带,使得它非常适合应用到汽车试验记录仪中。 本论文在嵌入式系统平台的构建中做了探索性研究,以汽车试验记录仪的发展和功能要求为目标,以嵌入式计算机系统的硬件设计入手,深入研究了嵌入式计算机硬件系统设计和电磁兼容性问题和能够长时间可靠运行的嵌入式计算机主板。主要模块包括电源、复位、JATG模块,数据存储模块、数据通信模块、数据采集模块、人机交互模块。 在软件部分,实现了嵌入式计算机系统的引导程序(u-boot-1.1.4)的移植,嵌入式Limux2.6.14内核的移植,根文件系统的制作,新增硬件驱动程序编写以及嵌入式图形界面GUI系列MiniGUI的移植,完成了嵌入式计算机系统从硬件到软件系统平台的构建。 目前,国内市场上缺乏专门应用与汽车试验中的记录仪,本文设计中的汽车记录仪正是基于此目的而设计和研制的,该新型的汽车试验记录仪使用方便,性价比高,适用于国内中小型汽车制造厂商。

    标签: Linux ARM 汽车 记录仪

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:aeiouetla

  • 基于ARM的CMOS数字图像传感器图像采集系统的研究与设计

    船舶机舱中集中了船上大部分的设备装置的仪表,是船舶航运的关键部分,随着网络、通讯技术以及电子制造工艺水平的快速发展,现代化船舶自动化程度越来越高,机舱的环境和自动监控水平也得到大大的提高。但由于某些仪器仪表并没有提供与计算机进行数据通信的接口,为了要实现检测自动化,需要利用数字图像处理技术来实现仪器仪表读数的高速自动识别。 传统的CCD图像采集系统具有速度慢、功能简单、体积大、功耗大等特点,不能满足日益发展的机器视觉应用的需要,尤其是在一些新型应用领域比如嵌入式视觉、智能监控方面的需要。本文利用ARM7的S3C44BOX处理器和CMOS图像传感器件设计并完成了一个数字图像采集系统。系统充分考虑了ARM技术与CMOS图像传感技术的优势及特点,把图像采集和图像处理识别功能集中在一个模块实现,具有功能丰富、处理能力强、接口灵活和扩展方便等优点。系统的特色为:构建了基于S3C44BOX的图像采集的硬件平台;研究并移植了引导程序Bootloader和操作系统uClinux;实现了实时多任务的处理,从而大幅提高系统的管理能力。 本论文研究如何使用低成本的CMOS图像传感器构建一个嵌入式图像识别系统的设计和解决方案。这种图像采集系统带图像采集、识别、存储、显示等功能,体积很小,可做在一块电路板上。除了可以做为单独的图像数据识别设备之外,也可以直接做为其它应用系统的一个智能集成部件使用。

    标签: CMOS ARM 数字图像 传感器

    上传时间: 2013-05-26

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  • 基于FPGA的LED显示屏同步控制系统的设计

    自90年代以来,LED显示屏的设计制造和应用水平得到日益提高,LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏,到图像显示屏,一直到今天的全彩色视频显示屏的发展过程。在此发展过程中,无论在器件的性能(超高亮度LED显示屏及蓝色发光二极管等)和系统组成(计算机化的全动态显示系统)等方面都取得了长足的进步。 LED显示屏相比与其它的平板显示器,有其独特的优越性,比如:可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性价比高且成本低等特点,且随着全彩屏显示技术的日益完善,使得LED显示屏在许多场合得到广泛的应用。 本文详细介绍了利用DVI接口作为视频LED显示屏数据源,利用查表的方法实现伽玛矫正的实现方案和实现4096级灰度的LED视频显示屏控制系统的设计原理。通过对等长时间实现4096级灰度方案的分析,得到此方案在系统速度和显示屏的亮度上存在的局限,提出采用变长时间和消影时间相结合的方案实现4096级灰度的方案及实现,这是在提高硬件成本以获得成本,速度和亮度的折中。在此基础上,提出了用脉冲打散输出的方法改善LED显示屏显示效果,并探讨了低帧频无闪烁LED全彩屏的实现方法;对一些可以提高LED显示屏系统技术的新技术展开讨论,为今后的动态全彩色LED显示屏具体实现打下坚实的理论基础。

    标签: FPGA LED 显示屏 同步控制

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:793212294

  • 基于FPGA的高速图像处理系统的研究

    现代自动化生产技术迅猛发展,对保证其产品质量的检测技术也提出了更高的要求,许多传统的检测手段已不能满足现代化大生产的需求.而在计算机视觉理论基础上发展起来的视觉检测技术以其高精度、非接触、自动化程度高等优点满足了现代生产过程在线检测的要求,逐渐由实验室走向工业现场,得到了日益广泛的应用.随着现代生产节拍的不断加快,以及检测节点的增多,处理数据量的增大,对视觉检测系统的测量速度提出了更高的要求,而在现有的检测系统中,实现100%实时在线检测的关键问题是提高视觉图像的处理速度,从而提高整个视觉检测系统的处理速度.因此该文提出基于FPGA的高速图像处理系统的设计方案,得到了国家"十五"攻关项目"光学数码柔性通用坐标测量机"的资助.该文针对以下三个方面进行研究并取得一定的成果:(一)高速图像处理硬件解决方案的研究通过分析现有的几种实现高速图像处理的方法的优缺点,提出了基于现场可编程逻辑器件FPGA(Field Programmable Gate Array)技术的高速图像处理系统的方案,并构建了其硬件平台.(二)基于USB总线的通讯采用USB专用接口芯片,实现高速图像处理系统与PC机的通讯验证硬件设计的正确性.(三)基于FPGA的图像处理的研究分析图像处理的特点及其基本的方法,初步研究了基于FPGA的图像低层次处理的硬件化方法的实现.

    标签: FPGA 高速图像处理

    上传时间: 2013-04-24

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  • 软件无线电调制解调系统的研究及其FPGA实现

    软件无线电是二十世纪九十年代提出的一种实现无线通信的体系结构,被认为是继模拟通信、数字通信之后的第三代无线电通信技术。它的中心思想是:构造一个开放性、标准化、模块化的通用硬件平台,并使宽带模数和数模转换器尽可能靠近天线,从而将各种功能,如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来完成。 本论文首先介绍了软件无线电的基本原理和三种结构形式,综述了软件无线电的几项关键技术及其最新研究进展。其中调制解调模块是软件无线电系统中的重要部分,集中体现了软件无线电最显著的优点——灵活性。目前这一部分的技术实现手段多种多样。随着近几年来芯片制造工艺的飞速发展,可编程器件FPGA以其高速的处理性能、高容量和灵活的可重构能力,成为实现软件无线电技术的重要手段。 本论文调制解调系统的设计,选择有代表性的16QAM和QPSK两种方式作为研究对象,采用SystemView软件作为系统级开发工具进行集成化设计。在实现系统仿真和FPGA整体规划后,着重分析用VHDL实现其中关键模块以及利用嵌入FPGA的CPU核控制调制解调方式转换的方法。同时,在设计中成功地调用了Xilinx公司的IP核,实现了设计复用。由于FPGA内部逻辑可以根据需要进行重构,因而硬件的调试和升级变得很容易,而内嵌CPU使信号处理过程可以用软件进行控制,充分体现了软件无线电的灵活性。 通过本论文的研究,初步验证了在FPGA内实现数字调制解调过程及控制的技术可行性和应用的灵活性,并对将来的扩展问题进行了研究和讨论,为实现完整的软件无线电系统奠定了基础。

    标签: FPGA 软件无线电 调制解调

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:libenshu01

  • 基于ARM及uClinux的嵌入式测控仪表的设计

    在工业生产中,二次自动化仪表是构成自动化系统的基本单元之一。我国的单元仪表己基本完成由电动Ⅲ型仪表向基于八位或十六位单片机为基础设计的数字化仪表的转换。由于常规单片机资源的限制,以单片机为基础设计的单元仪表基本上还是在功能上替代电动Ⅲ型仪表,并按电动Ⅲ型功能进行分类。这样造成国内自动化仪表生产厂家生产的二次数字化仪表品种繁杂,标准难以统一,设计随意性大。因此带来如下现实问题: 1.自动化系统设计单位的仪表选型、系统调试、使用中操作、维修和系统的功能优化及备件的准备非常的不方便: 2.仪表生产厂家的批量生产困难,产品质量的提高及成本的节约不利: 3.国内现在自动化仪表厂家数量众多,但都无法形成规模生产,质量不佳,而国外进口的二次仪表往往依附于特定的集散系统,也存在标准不统一,难以灵活替换的问题,且价格昂贵。 自动化系统设计、生产及应用迫切需要一种使用方便、通用性强的智能型二次仪表,以解决上述问题,改变传统设计、生产及应用方式,这将是未来自动化仪表的发展趋势,也就是本课题的努力方向。 本论文正是针对上述问题,以设计出一种可灵活组态的通用智能型二次仪表为研究对象,在深入分析国内主流仪表厂家的仪表操作方式和仪表功能的基础上,合理地进行软硬件设计,为在同一硬件平台下实现多种仪表的功能进行了创新性和探索性研究。主要内容为: 1.各种常规二次仪表功能、标准、接线、操作习惯及结构方式的归类分析; 2.多信号多量程的柔性测量方法研究; 3.系统整机设计以及系统可靠性设计; 4.u-boot的向ARM的移植、uClinux向ARM的移植、uClinux下的通用组态软件设计。 本文设计了一种以三星公司的ARM7TDMI系列处理器S3C44BOX为核心,辅以外围电路,实现同一硬件平台下多种仪表的功能,并成功制作了样品系统。 本文所讨论的基于$3C44BOX和uClinux的智能仪表系统的开发技术同样适用于其它项目的开发,对其它嵌入式的应用系统开发有重要的参考价值。

    标签: uClinux ARM 嵌入式 测控仪表

    上传时间: 2013-05-16

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  • 基于DSP和FPGA的运动控制技术的研究

    该课题通过对开放式数控技术的全面调研和对运动控制技术的深入研究,并针对国内运动控制技术的研究起步较晚的现状,结合激光雕刻领域的具体需要,紧跟当前运动控制技术研究的发展趋势,吸收了世界开放式数控技术和相关运动控制技术的最新成果,采纳了基于DSP和FPGA的方案,研制了一款比较新颖的、功能强大的、具有很大柔性的四轴多功能运动控制卡.该论文主要内容如下:首先,通过对制造业、开放式数控系统、运动控制卡等行业现状的全面调研,基于对运动系统控制技术的深入学习,在比较了几种常用的运动控制方案的基础上,确定了基于DSP和FPGA的运动控制设计方案,并规划了板卡的总体结构.其次,针对运动控制中的一些具体问题,如高速、高精度、运动平稳性、实时控制以及多轴联动等,在FPGA上设计了功能相互独立的四轴运动控制电路,仔细规划并定义了各个寄存器的具体功能,设计了功能完善的加/减速控制电路、变频分配电路、倍频分频电路和三个功能各异的计数器电路等,完全实现了S-曲线升降速运动、自动降速点运动、A/B相编码器倍频计数电路等特殊功能.再次,介绍了DSP在运动控制中的作用,合理规划了DSP指令的形成过程,并对DSP软件的具体实现进行了框架性的设计.然后,根据光电隔离原理设计了数字输入/输出电路;结合DAC原理设计了四路模拟输出电路;实现了PCI接口电路的设计;并针对常见的干扰现象,提出了有效的抗干扰措施.最后,利用运动控制卡强大的运动控制功能,并针对激光雕刻行业进行大幅图形扫描时需要实时处理大量的图形数据的特别需要,在板卡第四轴完全实现了激光控制功能,并基于FPGA内部的16KBit块RAM,开辟了大量数据区以便进行大幅图形的实时处理.

    标签: FPGA DSP 运动控制

    上传时间: 2013-06-09

    上传用户:youlongjian0