基于CAN总线的柔性测量臂数据采集系统的研究

摘要

柔性测量臂由于其结构紧凑，体积小巧，携带方便等优点，在逆向工程及工业现场检测领域有着广泛的应用前景。目前在国外，该产品的技术已经非常成熟，但价格十分的昂贵。因此，柔性测量臂的国产化已迫在眉睫。本文在前人的基础上，在柔性测量臂的数据采集方面做了一系列的研究。
　　 本文首先详细分析了柔性测量臂的工作机制，柔性测量臂是由多个数据采集节点协同工作而达到测量目的，总体的数据采集量比较庞大，并要求各节点有灵敏的响应度，节点之间要求严格的同步，而且由于机械结构的限制，要求通信线路用最少的布线。基于以上特点，本文提出了具有实时性高、结构灵活、通信速率高、性价比高等优点的CAN总线分布式实时网络模型，并以集成了SJA1000的P87C591控制器为核心，设计了CAN网络上各节点的硬件模块。
　　 CAN2.0技术规范只定义数据链路层和物理层，而应用层需要用户根据实际应用灵活制定。本文根据柔性测量臂的工作特点，以P87C591为硬件内核，制定了基于CAN网络的应用层协议。CAN协议制定的好坏将直接影响网络通信的效率和软件系统的复杂度，本文充分利用了CAN的多主特性和报文编码特性，设计的应用层协议保证了柔性测量臂良好的实时性和可靠性。
　　 本文最后对各个节点的软件实现进行了深入的研究。由于各个节点的功能不同，所负责的任务轻重和缓急也不同，因此各个节点的程序必须单独进行编写。从软件的角度来看，柔性测量臂的采集精度主要取决于系统的实时性与同步性，因此，本系统所有节点程序的设计中都贯穿着实时与同步的思想。为了能适应实际应用的不同需求，软件系统提供了柔性测量臂工作参数的配置接口；同时，为了提高系统的鲁棒性，系统对通信质量进行了不间断地监测，并具有一定的自我修复能力。