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HEIG-VD

“车轮上的球”演示展示了实时视觉、运动控制和协议技术

位于瑞士的Yverdon-les-Bains, Vaud商学院(HEIG-VD)提供了10个工程和商业管理学士课程。在heg - vd工业自动化研究所专门从事工业技术,包括生产机器的控制,机电一体化,信号和图像处理。

只有使用Simulink的自动代码生成,并利用Simulink Real-Time和Speedgoat硬件进行实时仿真和测试,才能实现学士学位工作中的完整实现。

Raoul Herzog博士,工业自动化研究所教授

成功的故事

球轮

为了展示目前在工业中使用的一些最新技术,一个“球在轮子上”的概念被提出为学士论文,目标是保持一个球在槽轮上的位置平衡,通过转动轮子与马达。

HEIG-VD

平台

采用Simulink设计了运行实时应用程序的性能实时目标机。该目标机由于其灵活性和较高的CPU性能,非常适合于视觉算法所要求的任务。

为了确定球的位置,一个高速Basler相机被连接到目标机器使用camera Link接口。Speedgoat IO811帧捕获器I/O模块提供了对该接口的支持。由于电机控制不是项目的关键重点,一个科尔摩根伺服驱动器被用来驱动无刷电机转动轮子。它通过目标机器的板载以太网端口通过EtherCAT连接到实时目标机器。许多Speedgoat客户直接在他们的目标机器上实现电机控制算法,以获得更大的控制。

平台

图像处理与控制

摄像机被要求提供一个50 x 2040像素的灰度矩形来跟踪球的路径。然后使用Simulink计算机视觉系统工具箱的自动阈值块将图像从灰度降为二值。对二值图像进行快速扫描,得到球的近似位置,然后对灰度图像进行插值分析,进一步提高精度。

为了控制球的位置,必须确定球的当前位置和角速度,以及轮子的速度。速度用有限差分法计算。电机的控制是通过一个状态反馈。

实施了几种不同的激励模式:

  • 轮子和球静止不动。
  • 轮子以恒定的速度旋转,同时保持球在上面的平衡。
  • 延迟控制激活直到球达到最大角度,以评估吸引区域的平衡点。
  • 用前馈控制器施加正弦波使球摆动的位置。

在上位机运行的Simulink Real-Time Explorer上开发了一个面板,实现了不同激励模式参数的在线修改,同时在目标机上运行由Simulink创建的实时应用程序。

该项目是由学生Steve Vassaux为他的微工程学士项目开发的。他在22周内完成了学业,同时继续学习学士课程的剩余部分。他获得了瑞士自动控制协会(SGA/ASSPA)的奖项。

演示程序在展会上很有吸引力,可以用来用Simulink解释基于模型的设计工作流程。还可以将其配置为不需要主机的独立应用程序运行。

奖

瑞士Yverdon-les-Bains

www.heig-vd.ch

下载

Speedgoat产品使用

MathWorks产品使用

  • MATLAB®
  • 仿真软件®
  • MATLAB CoderTM
  • 图像处理工具箱
  • 计算机视觉系统工具箱
  • 仿真软件CoderTM
  • 仿真软件Real-TimeTM

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资源



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