ADAS传感器检测设备中伺服电机定位控制系统的设计

摘要

近年来，随着ADAS高级辅助驾驶系统的迅猛发展，全球汽车行业都着眼于ADAS传感器的研究与应用。其中ADAS传感器自动化性能检测设备定位控制系统的开发与研究也备受关注。本文是结合现有国内外传感器检测技术的基础上，并根据企业现已投入使用的传感器性能检测生产线的实际情况，以PLC控制和伺服电机定位驱动为核心，设计一台可以集ADAS传感器感度、阻尼、频率等性能检测技术、自动控制技术和精密机构设计于一体的自动化检测设备，具体设计如下:
　　(1)设计控制系统的总体方案。根据ADAS传感器性能检测的要求，结合检测设备控制系统的特点，将控制系统分为驱动控制和非驱动控制两部分进行设计。本文选用以PLC为控制核心，交流伺服电机及气缸充当驱动元件，系统选择半闭环控制方法和点位控制运动方式，设计X/Y/Z三维方向运动的电气驱动控制系统;根据系统软件通信的需求，本文采用PLC的自由通信接口;并结合非驱动控制部分的设计要求，设计整个ADAS传感器检测设备控制系统的方案。
　　(2)完成控制系统的硬件设计。根据X/Y二维移动部件检测定位的要求计算电机驱动精度，采用伺服控制系统执行驱动，选用交流伺服电机的位置控制模式，设计伺服驱动器与PLC的连接电路，采用视觉参考特征点的方法，设计X/Y二维工作台的零点校正方式，并完成整个工作台的安装与标定及控制系统其它部分的硬件设计。
　　(3)完成控制系统的软件设计。根据ADAS传感器性能检测设备运行需求，对PLC的I/O口进行合理分配，设计PLC控制程序包括系统主程序、初始化、复位、故障报警、伺服电机控制、气缸控制、系统自动运行、系统手动（寸动）运行等程序设计。并完成触摸屏的通信和操作界面设计。
　　(4)完成控制系统的组装调试。根据控制系统的设计方案，完成ADAS传感器性能检测设备的机械和电气部分安装。并根据性能检测定位精度的要求，对检测设备定位控制精度通过图像处理和比较偏差的方式进行调试验证，实验证明，本文所设计的控制系统中驱动定位控制精度及设备的自动运行程度满足ADAS传感器自动化性能检测的需求。目前，该性能检测设备已实际投入生产使用。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 课题背景及研究意义

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 研究的目的及意义

1．2 国内外伺服电机控制系统的研究现状

1．2．1 国外伺服电机控制系统的研究现状

1．2．2 国内伺服电机控制系统的研究现状

1．3 本章小结

2 ADAS传感器检测设备定位控制系统的需求分析

2．1 ADAS传感器检测设备的机构构成

2．2 ADAS传感器检测设备定位控制系统的控制要求

2．3 ADAS传感器检测设备的工艺流程

2．4 本章小结

3 ADAS传感器检测设备定位控制系统的总体设计

3．1 ADAS传感器检测设备定位控制系统的设计方案

3．2 检测设备运动控制方案

3．2．1 运动控制单元

3．2．2 运动执行元件

3．2．3 控制方法

3．2．4 运动方式

3．3 本章小结

4 ADAS传感器检测设备定位控制系统的硬件构成

4．1 控制系统的硬件结构

4．2 PLC的I／O口接口电路及地址分配

4．2．1 PLC的I／O储存地址分配

4．2．2 PLC的I／O口接口电路

4．3 伺服系统控制原理及选型

4．3．1 伺服电机控制定位精度及选型

4．3．2 伺服驱动器控制原理及接口电路

4．3．3 编码器简介及选型

4．4 气缸机械运动控制及选型

4．5 触摸屏工作原理及选型

4．6 本章小结

5 ADAS传感器检测定位控制系统的软件设计

5．1 系统各部分程序设计

5．1．1 主程序设计

5．1．2 系统初始化的程序设计

5．1．3 系统复位程序设计

5．1．4 故障报警程序设计

5．1．5 伺服电机控制程序设计

5．1．6 气缸控制程序设计

5．1．7 系统自动运行程序设计

5．2 人机交互界面设计

5．2．1 触摸屏的通讯

5．2．2 触摸屏画面设计

5．3 本章小结

6 控制系统的安装与调试

6．1 系统电气部分的安装

6．2 系统调试及运行情况

6．3 本章小结

7 结论

7．1 结论

7．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文