[中圖分類號(hào)]TIB36[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào))1000-0682(2004)01-0026-03

控制器局域網(wǎng)CAN是一種具有很高保密性，有效支持分布式控制及實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。CAN總線屬于現(xiàn)場(chǎng)總線范疇，與現(xiàn)有的其它總線相比，它屬于一種分散式、數(shù)字化、雙向、多站點(diǎn)、多變量的通信系統(tǒng)，具有通信速率高、可靠性強(qiáng)、連接方便、性能價(jià)格比高等諸多優(yōu)點(diǎn)，非常適用于分布式測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。

計(jì)算機(jī)視覺檢測(cè)是目前正在發(fā)展的一種新型檢測(cè)技術(shù)。汽車車身視覺檢測(cè)站是用于測(cè)量車身關(guān)鍵點(diǎn)三維空間坐標(biāo)的大型專用檢測(cè)系統(tǒng)。其主要原理是通過(guò)視覺傳感器(VisualSensor)，采用三角法獲取車身表面點(diǎn)的信息，通過(guò)三維視覺算法求取各關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)，從而完成對(duì)車身各頂點(diǎn)位置、擋風(fēng)玻璃框尺寸、定位孔大小及位置、車門安裝處棱邊位置及走向等主要參數(shù)的測(cè)量。

文中結(jié)合CAN總線在汽車車身視覺檢測(cè)站中的應(yīng)用，研究了基于CAN總線的多主分布控制系統(tǒng)，并對(duì)該控制網(wǎng)絡(luò)的物理層接口、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、通訊協(xié)議等作了說(shuō)明。

1車身視覺檢測(cè)站的工作過(guò)程及控制系統(tǒng)

汽車車身視覺檢測(cè)是由機(jī)械及定位系統(tǒng)、三維視覺傳感器系統(tǒng)、測(cè)量控制與接口系統(tǒng)、標(biāo)定系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)軟件5大部分組成。系統(tǒng)工作過(guò)程為：由生產(chǎn)線上運(yùn)送車身到一預(yù)擺放位粗略定位，然后專用的控制系統(tǒng)完成待測(cè)位置的準(zhǔn)確定位。視覺傳感器按要求順序開始工作，計(jì)算機(jī)采集檢測(cè)點(diǎn)圖像并進(jìn)行處理，結(jié)合視覺檢測(cè)算法，求出被測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)等參數(shù)。汽車車身長(zhǎng)寬高都是幾米范圍，被測(cè)控制點(diǎn)一般都要求在50個(gè)以上，網(wǎng)絡(luò)布線要求300m以上，系統(tǒng)中針對(duì)不同的測(cè)量對(duì)象，采用了單光條傳感器、多光條傳感器、十字叉絲傳感器和雙目立體視覺傳感器等，總數(shù)在50臺(tái)以上。檢測(cè)站的控制系統(tǒng)應(yīng)能對(duì)這些傳感器的動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。此外控制系統(tǒng)還應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)站中的機(jī)械及定位系統(tǒng)的控制。根據(jù)需要檢測(cè)站的控制系統(tǒng)應(yīng)完成以下任務(wù)：

(1)主控機(jī)實(shí)時(shí)控制各個(gè)傳感器，使其動(dòng)作相互協(xié)調(diào)；

(2)自動(dòng)控制白車身運(yùn)載小車(用于將白車身送到被測(cè)工位)的前進(jìn)、后退、上升、下降、加速、減速等動(dòng)作；

(3)手動(dòng)控制運(yùn)載小車的上述各種動(dòng)作；

(4)位置傳感器能夠?qū)崟r(shí)發(fā)送白車身上的位置信息。

整個(gè)車身視覺檢測(cè)系統(tǒng)如圖1—1所示。

為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制功能，控制網(wǎng)絡(luò)主要由以下4部分構(gòu)成：

(1)主控機(jī)：微機(jī)，它為控制系統(tǒng)的核心；

(2)控制臺(tái)：完成手動(dòng)控制運(yùn)載小車、接收位置傳感器信息并發(fā)送給主控機(jī)及執(zhí)行主控機(jī)指令等功能；

(3)CAN接口卡：完成主控機(jī)信號(hào)和CAN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換；

(4)傳感器控制部分：接受主控機(jī)指令，完成對(duì)傳感器的控制和向主控機(jī)發(fā)送傳感器狀態(tài)信息等功育邑。

系統(tǒng)中，主控機(jī)作為控制核心，負(fù)責(zé)傳感器和控制臺(tái)的管理。控制臺(tái)既能通過(guò)執(zhí)行主控機(jī)指令控制運(yùn)載小車，又能獨(dú)立控制，所以網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有多主機(jī)控制能力，CAN總線支持多主機(jī)方式，且能在低層解決數(shù)據(jù)碰撞問(wèn)題，出于以上各方面考慮，系統(tǒng)采用CAN總線作為控制網(wǎng)絡(luò)的通信標(biāo)準(zhǔn)。

整個(gè)系統(tǒng)控制示意圖如圖1—2所示。

2CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)

2．1CAN總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在車身檢測(cè)中，對(duì)各傳感器的數(shù)據(jù)采集及圖像處理等工作主要由PC機(jī)完成，為操作簡(jiǎn)便，對(duì)機(jī)械部分的控制還應(yīng)能通過(guò)控制臺(tái)進(jìn)行。該系統(tǒng)控制節(jié)點(diǎn)多，可靠性要求高，傳統(tǒng)的集中控制方式雖然功能集中，速度較快，但具有硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜(每個(gè)控制節(jié)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)于一個(gè)I／O端口)、現(xiàn)場(chǎng)布線困難、擴(kuò)展能力低(受硬件端口數(shù)量限制)、故障診斷困難等缺點(diǎn)。所以采用單片機(jī)作為直接控制單元，用于對(duì)傳感器的直接控制。每個(gè)單片機(jī)都是控制網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)直接掛接在數(shù)據(jù)總線上。PC機(jī)和控制柜也同樣各作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)掛接在總線上，即控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有多主機(jī)控制能力，所以整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用多主機(jī)結(jié)構(gòu)，即每一個(gè)節(jié)點(diǎn)也是一個(gè)主機(jī)，通過(guò)主機(jī)之間的通訊以實(shí)現(xiàn)控制要求。為此采用總線型廣播式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用CAN靈活方便、支持多主機(jī)方式等優(yōu)點(diǎn)，建立控制網(wǎng)絡(luò)。不難看出，只要解決好“碰撞”問(wèn)題，這種方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全系數(shù)高、靈活性好、易于擴(kuò)展等特點(diǎn)，可以充分滿足檢測(cè)站的控制要求。其結(jié)構(gòu)如圖2—1所示。