專利名稱：姿態(tài)顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，具體說是一種姿態(tài)顯示系統(tǒng)。
技術(shù)背景
在工程應(yīng)用領(lǐng)域中，(如機(jī)械作業(yè)、船舶運(yùn)輸、車輛制造等)，很多情況下需要 知道工程機(jī)械的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，如工程機(jī)械的前后傾斜角度和左右搖晃角度，以便于控制運(yùn) 動(dòng)物體按特定的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)或者監(jiān)控物體運(yùn)動(dòng)范圍。采用目測(cè)的方法很難準(zhǔn)確的獲得運(yùn)動(dòng) 角度。再者由于工程現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)環(huán)境較為惡劣，許多監(jiān)控系統(tǒng)被放置在專門的控制室內(nèi) 以隔離灰塵或噪聲，這樣做無法目測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以迫切需要一套可適應(yīng)各種復(fù) 雜作業(yè)環(huán)境的自動(dòng)化姿態(tài)顯示系統(tǒng)。工程人員有時(shí)需要對(duì)發(fā)生過的作業(yè)過程進(jìn)行回放和 分析，以提取有價(jià)值的信息，但采取錄像等手段受到作業(yè)環(huán)境條件的限制，錄像往往無 法進(jìn)行。
姿態(tài)傳感器可以將物體的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的形成數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，但姿態(tài)傳感器多 為RS232通訊，RS232通訊有效距離僅為10米左右，超過有效通訊距離數(shù)據(jù)傳輸將無法 正常進(jìn)行。而工程現(xiàn)場(chǎng)需要監(jiān)視其作業(yè)狀況的物體往往距離監(jiān)控系統(tǒng)很遠(yuǎn)，所以對(duì)傳輸 方法的改進(jìn)也是對(duì)于姿態(tài)顯示系統(tǒng)十分迫切的技術(shù)要求；并且R^232通訊的方式為一對(duì) 一，不能擴(kuò)展。
姿態(tài)顯示上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過和姿態(tài)傳感器RS232進(jìn)行通訊，將姿態(tài)傳感器的 數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。但是傳感器輸送的是很難直接觀察的數(shù)據(jù)，不便于產(chǎn)生形象的感知效 果，所以需要直觀、人性化的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)將底層數(shù)據(jù)予以形象化的顯示。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的姿態(tài)傳感器通訊有效距離短和傳輸數(shù)據(jù)很難直觀顯示帶 來的困擾，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種通訊距離長(zhǎng)、可直觀地顯示物體姿態(tài)信 息的姿態(tài)顯示系統(tǒng)。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
包括姿態(tài)信號(hào)采集部分、姿態(tài)信號(hào)發(fā)送部分、姿態(tài)信號(hào)接收部分和姿態(tài)信號(hào)顯 示部分；其中，所述姿態(tài)信號(hào)采集部分的輸出端通過線纜與姿態(tài)信號(hào)發(fā)送部分相連；姿 態(tài)信號(hào)發(fā)送部分采用無線通信方式與姿態(tài)信號(hào)接收部分通訊；姿態(tài)信號(hào)接收部分通過線 纜與姿態(tài)信號(hào)顯示部分相連。所述姿態(tài)信號(hào)采集部分采用姿態(tài)傳感器，姿態(tài)信號(hào)發(fā)送部 分為R^232/RS485轉(zhuǎn)換器，姿態(tài)信號(hào)接收部分為RS485/R^232轉(zhuǎn)換器，姿態(tài)信號(hào)顯示部 分為上位機(jī)；所述姿態(tài)傳感器的輸出端與RS232/RS485轉(zhuǎn)換器相連，RS232/RS485轉(zhuǎn)換 器通過無線方式與RS485/RS232轉(zhuǎn)換器進(jìn)行通訊，RS485/RS232轉(zhuǎn)換器的輸出端與上位 機(jī)相連；上位機(jī)內(nèi)存有姿態(tài)顯示程序。
所述上位機(jī)姿態(tài)顯示程序，流程如下
系統(tǒng)開始運(yùn)行；檢測(cè)通訊端口狀態(tài)是否正常；若端口正常，則設(shè)置端口格式；啟動(dòng)通訊并檢測(cè)通訊是否正常；若正常，判斷在何種工作模式；如果在正常工作模式 采集數(shù)據(jù)，建立、連接并打開數(shù)據(jù)庫；設(shè)置并開啟數(shù)據(jù)定時(shí)器，存貯數(shù)據(jù)并通過上位機(jī) 對(duì)姿態(tài)信息進(jìn)行更新；如果在回放模式則選擇數(shù)據(jù)表；檢測(cè)數(shù)據(jù)表的連接是否成功； 若成功則讀取數(shù)據(jù)，同時(shí)數(shù)據(jù)指針加1;判斷是否達(dá)到數(shù)據(jù)末尾，若達(dá)到，則程序結(jié) 束；若未達(dá)到，則通過上位機(jī)對(duì)姿態(tài)信息進(jìn)行畫面更新，并返回讀取數(shù)據(jù)步驟。無論出 于各種情況，若檢測(cè)發(fā)生異常，則發(fā)出報(bào)警，并結(jié)束程序。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
1.通訊距離長(zhǎng)。采用RS485通訊，大大延長(zhǎng)了姿態(tài)傳感器原有通訊方式的有效 傳輸距離，并為今后的系統(tǒng)擴(kuò)展留有余地。
2.符合目前設(shè)備要求。最后進(jìn)入上位機(jī)的信號(hào)為RS232信號(hào)，可適應(yīng)現(xiàn)在大多 數(shù)電腦串口為RS232形式的實(shí)際情況。
3.可直觀地顯示。上位機(jī)程序可以模擬實(shí)際物體外型，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的人性 化設(shè)計(jì)因素。
4.記憶再現(xiàn)功能。系統(tǒng)具有記憶功能，可以在事后進(jìn)行真實(shí)回放當(dāng)時(shí)的工作現(xiàn) 場(chǎng)情況。
5.方便實(shí)用。系統(tǒng)硬件設(shè)備可以方便的安裝到需要顯示器姿態(tài)的物體上，拆裝 方便，適應(yīng)能力強(qiáng)。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明程序流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1所示，本發(fā)明一種姿態(tài)顯示系統(tǒng)，包括姿態(tài)傳感器、RS232/RS485轉(zhuǎn)換 器、RS485/RS232轉(zhuǎn)換器和上位機(jī)；其中，姿態(tài)傳感器的輸入端采集物體姿態(tài)信息，輸 出端與!《232/RS485轉(zhuǎn)換器相連，將采集到的姿態(tài)信息經(jīng)RS232/RS485轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成應(yīng) 用RS485協(xié)議通訊的信息；RS232/RS485轉(zhuǎn)換器通過無線通信方式與RS485/RS232轉(zhuǎn)換 器進(jìn)行通訊，將RS485協(xié)議通訊信息轉(zhuǎn)換成應(yīng)用RS232協(xié)議通訊的信號(hào)并發(fā)送給能夠接 收R^232協(xié)議通訊信號(hào)的上位機(jī)。
如圖2所示，所述上位機(jī)姿態(tài)顯示程序流程如下
系統(tǒng)開始運(yùn)行；檢測(cè)通訊端口狀態(tài)是否正常；若端口正常，則設(shè)置端口格式； 啟動(dòng)通訊并檢測(cè)通訊是否正常；若正常，判斷在何種工作模式；如果在正常工作模式 采集數(shù)據(jù)，建立、連接并打開數(shù)據(jù)庫；設(shè)置并開啟數(shù)據(jù)定時(shí)器，存貯數(shù)據(jù)并通過上位機(jī) 對(duì)姿態(tài)信息進(jìn)行更新；如果在回放模式則選擇數(shù)據(jù)表；檢測(cè)數(shù)據(jù)表的連接是否成功； 若成功則讀取數(shù)據(jù)，同時(shí)數(shù)據(jù)指針加1;判斷是否達(dá)到數(shù)據(jù)末尾；若達(dá)到，則程序結(jié) 束；若未達(dá)到，則通過上位機(jī)對(duì)姿態(tài)信息進(jìn)行更新，并返回讀取數(shù)據(jù)步驟。無論出于各 種情況，若檢測(cè)端口發(fā)生異常、通訊發(fā)生異常或者數(shù)據(jù)表連接失敗，則發(fā)出報(bào)警，并結(jié) 束程序。
具體工作過程舉例如下
姿態(tài)顯示系統(tǒng)的裝置發(fā)送端通過RS232/RS485轉(zhuǎn)換器將姿態(tài)傳感器普遍應(yīng)用的 RS232通訊改編為RS485通訊，適應(yīng)長(zhǎng)距離傳輸?shù)男枰?，為今后的系統(tǒng)擴(kuò)展提供了預(yù)留 的接口。該裝置姿態(tài)信號(hào)接收部分為RS485/R^232轉(zhuǎn)換器，將通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合上位 機(jī)接收的RS232信號(hào)。姿態(tài)顯示系統(tǒng)的顯示方法采用了面向?qū)ο蟮木幊谭椒M了需要 顯示其運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的物體的外型，并實(shí)時(shí)顯示其運(yùn)動(dòng)角度。顯示方法可以根據(jù)顯示物體外 型的不同而改變，具有普遍的適應(yīng)能力。顯示方法具有記憶功能，可以在作業(yè)完成后將 整個(gè)作業(yè)過程進(jìn)行真實(shí)回放。
姿態(tài)傳感器采用Crossbow公司的CXTILT02EC型姿態(tài)傳感器，該傳感器可顯示正負(fù)75度之內(nèi)的所有角度，精度為0.2度，工作溫度為-40至80度，可滿足絕大多 數(shù)工況的需要，其接口模式為RS232通訊接口。RS232/RS485轉(zhuǎn)換器采用研華公司的 ADAM4521，ADAM4521具有波特率自適應(yīng)的能力，且ADAM4521具有可編地址的功 能，便于RS485總線上掛接兩個(gè)以上設(shè)備時(shí)的擴(kuò)展。連接線纜采用雙絞線，利于通訊干 擾信號(hào)的屏蔽。RS485/RS232轉(zhuǎn)換器采用研華公司的ADAM4520，將通訊信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì) 算機(jī)可以接收的RS232信號(hào)。
姿態(tài)傳感器安放在需要顯示姿態(tài)的被監(jiān)控對(duì)象上，與ADAM4521的RS232串口 連接，ADAM4521的485通訊端通過雙絞線和ADAM4520連接，ADAM4520和上位機(jī) 的RS232串口連接。
顯示方法通過Microsoft VisualStdio2008編寫的程序及GMS公司的控件實(shí)現(xiàn)，可模擬各種形狀的物體外型，實(shí)時(shí)顯示其縱傾和橫搖角度。顯示方法應(yīng)用了數(shù)據(jù)庫技術(shù)， 將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，還采用數(shù)據(jù)庫讀取技術(shù)，將數(shù)據(jù)回放到控件，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)過程的事后 回放。
其中，上位機(jī)通過DB9接頭與ADAM4520隔離轉(zhuǎn)換器的Rx、Tx, Gnd連接(它 可以將RS-232信號(hào)轉(zhuǎn)換為隔離RS-422或RS-485信號(hào))，ADAM4520通過Data+接口與 ADAM4521 的 Data+ 接口 連接，ADAM4520 通過 Data-接口與 ADAM4521 的 Data-接 口 連接，ADAM4521的Rx、Tx、Gnd分別與姿態(tài)傳感器CXTILT02EC的Rx、Tx> Gnd接 口連接。ADAM4520、ADAM4521、CXTILT02EC的電源+端和-端分別與24V直流電 源的+端和-端連接，為系統(tǒng)提供電源。
其中，RS232/RS485轉(zhuǎn)換器、RS485/RS232轉(zhuǎn)換器和姿態(tài)傳感器采用DCMV電 源模塊供電。
系統(tǒng)啟動(dòng)，檢測(cè)上位機(jī)電腦的通訊端口狀態(tài)，若端口異常，則報(bào)警推出，若端 口正常，則設(shè)置端口模式，啟動(dòng)通訊。
根據(jù)用戶指令選擇工作模式，包括正常工作模式和回放模式。
在正常工作模式下，采集姿態(tài)傳感器數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫，連接并打開數(shù)據(jù)庫， 設(shè)置并開啟數(shù)據(jù)定時(shí)器，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，最后更新畫面。
在回放模式下，首先連接數(shù)據(jù)表并鏈接到選擇的數(shù)據(jù)表，若連接出錯(cuò)則報(bào)警退 出，連接正確的化讀取數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)指針加1指向下一條數(shù)據(jù)，判斷是否達(dá)到數(shù)據(jù)末 尾，若達(dá)到則回放結(jié)束退出，若沒有達(dá)到則用此數(shù)據(jù)更新畫面，重新讀取下一條數(shù)據(jù)。權(quán)利要求
1.一種姿態(tài)顯示系統(tǒng)，其特征在于包括姿態(tài)信號(hào)采集部分、姿態(tài)信號(hào)發(fā)送部分、 姿態(tài)信號(hào)接收部分和姿態(tài)信號(hào)顯示部分；其中，所述姿態(tài)信號(hào)采集部分的輸出端通過線 纜與姿態(tài)信號(hào)發(fā)送部分相連；姿態(tài)信號(hào)發(fā)送部分通過線纜與姿態(tài)信號(hào)接收部分通訊；姿 態(tài)信號(hào)接收部分通過線纜與姿態(tài)信號(hào)顯示部分相連。
2.按照權(quán)利要求1所述的姿態(tài)顯示系統(tǒng)，其特征在于所述姿態(tài)信號(hào)采集部分采用 姿態(tài)傳感器。
3.按照權(quán)利要求1所述的姿態(tài)顯示系統(tǒng)，其特征在于所述姿態(tài)信號(hào)發(fā)送部分為 RS232/RS485 轉(zhuǎn)換器。
4.按照權(quán)利要求1所述的姿態(tài)顯示系統(tǒng)，其特征在于所述姿態(tài)信號(hào)接收部分為 RS485/RS232 轉(zhuǎn)換器。
5.按照權(quán)利要求1所述的姿態(tài)顯示系統(tǒng)，其特征在于所述姿態(tài)信號(hào)顯示部分為上 位機(jī)。
6.按照權(quán)利要求2、3、4或5所述的姿態(tài)顯示系統(tǒng)，其特征在于所述姿態(tài)傳感器的 輸出端與RS232/RS485轉(zhuǎn)換器相連；RS232/RS485轉(zhuǎn)換器通過線纜與RS485/RS232轉(zhuǎn)換 器進(jìn)行通訊；RS485/RS232轉(zhuǎn)換器的輸出端與存有姿態(tài)顯示程序的上位機(jī)相連。
7.按照權(quán)利要求6所述姿態(tài)顯示系統(tǒng)，其特征在于所述上位機(jī)姿態(tài)顯示程序，流 程如下系統(tǒng)開始運(yùn)行；檢測(cè)通訊端口狀態(tài)是否正常；若端口正常，則設(shè)置端口格式；啟動(dòng)通訊并檢測(cè)通訊是否正常；若正常，判斷在何種工作模式；如果在正常工作模式采集數(shù)據(jù)，建立、連接并打開數(shù)據(jù)庫；設(shè)置并開啟數(shù)據(jù)定時(shí)器，存貯數(shù)據(jù)并通過上位機(jī)對(duì)姿態(tài)信息進(jìn)行畫面更新；如果在回放模式則選擇數(shù)據(jù)表；檢測(cè)數(shù)據(jù)表的連接是否成功；若成功則讀取數(shù)據(jù)，同時(shí)數(shù)據(jù)指針加1 ；判斷是否達(dá)到數(shù)據(jù)末尾；若達(dá)到，則程序結(jié)束；若未達(dá)到，則通過上位機(jī)對(duì)姿態(tài)信息進(jìn)行更新，并返回讀取數(shù)據(jù)步驟。
8.按照權(quán)利要求7所述姿態(tài)顯示系統(tǒng)，其特征在于無論出于各種情況，若檢測(cè)發(fā) 生異常，則發(fā)出報(bào)警，并結(jié)束程序。
全文摘要
本發(fā)明涉及姿態(tài)顯示系統(tǒng)。包括姿態(tài)傳感器、RS232/RS485轉(zhuǎn)換器、RS485/RS232轉(zhuǎn)換器和上位機(jī)；其中，姿態(tài)傳感器的輸入端采集物體姿態(tài)信息，輸出端與RS232/RS485轉(zhuǎn)換器相連，將采集到的姿態(tài)信息經(jīng)RS232/RS485轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成應(yīng)用RS485協(xié)議通訊的信息；RS232/RS485轉(zhuǎn)換器通過線纜與RS485/RS232轉(zhuǎn)換器進(jìn)行通訊，將RS485協(xié)議通訊信息轉(zhuǎn)換成應(yīng)用RS232協(xié)議通訊的信號(hào)并發(fā)送給能夠接收RS232協(xié)議通訊信號(hào)的上位機(jī)。本發(fā)明采用RS485通訊，大大延長(zhǎng)了姿態(tài)傳感器原有通訊方式的有效傳輸距離，并為今后的系統(tǒng)擴(kuò)展留有余地。
文檔編號(hào)G08C17/02GK102024315SQ20091018756
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者孫凱, 李智剛, 秦寶成 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所