[中圖分類號]TIB36[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號)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時控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。CAN總線屬于現(xiàn)場總線范疇，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、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、性能價格比高等諸多優(yōu)點，非常適用于分布式測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。

計算機(jī)視覺檢測是目前正在發(fā)展的一種新型檢測技術(shù)。汽車車身視覺檢測站是用于測量車身關(guān)鍵點三維空間坐標(biāo)的大型專用檢測系統(tǒng)。其主要原理是通過視覺傳感器(VisualSensor)，采用三角法獲取車身表面點的信息，通過三維視覺算法求取各關(guān)鍵點的坐標(biāo)，從而完成對車身各頂點位置、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)的測量。

文中結(jié)合CAN總線在汽車車身視覺檢測站中的應(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)議等作了說明。

1車身視覺檢測站的工作過程及控制系統(tǒng)

汽車車身視覺檢測是由機(jī)械及定位系統(tǒng)、三維視覺傳感器系統(tǒng)、測量控制與接口系統(tǒng)、標(biāo)定系統(tǒng)以及計算機(jī)軟件5大部分組成。系統(tǒng)工作過程為：由生產(chǎn)線上運送車身到一預(yù)擺放位粗略定位，然后專用的控制系統(tǒng)完成待測位置的準(zhǔn)確定位。視覺傳感器按要求順序開始工作，計算機(jī)采集檢測點圖像并進(jìn)行處理，結(jié)合視覺檢測算法，求出被測點坐標(biāo)等參數(shù)。汽車車身長寬高都是幾米范圍，被測控制點一般都要求在50個以上，網(wǎng)絡(luò)布線要求300m以上，系統(tǒng)中針對不同的測量對象，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臺以上。檢測站的控制系統(tǒng)應(yīng)能對這些傳感器的動作進(jìn)行實時控制。此外控制系統(tǒng)還應(yīng)實現(xiàn)對檢測站中的機(jī)械及定位系統(tǒng)的控制。根據(jù)需要檢測站的控制系統(tǒng)應(yīng)完成以下任務(wù)：

(1)主控機(jī)實時控制各個傳感器，使其動作相互協(xié)調(diào)；

(2)自動控制白車身運載小車(用于將白車身送到被測工位)的前進(jìn)、后退、上升、下降、加速、減速等動作；

(3)手動控制運載小車的上述各種動作；

(4)位置傳感器能夠?qū)崟r發(fā)送白車身上的位置信息。

整個車身視覺檢測系統(tǒng)如圖1—1所示。

為了實現(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：完成手動控制運載小車、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)信號和CAN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)信號之間的轉(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)傳感器和控制臺的管理。控制臺既能通過執(zhí)行主控機(jī)指令控制運載小車，又能獨立控制，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)

在車身檢測中，對各傳感器的數(shù)據(jù)采集及圖像處理等工作主要由PC機(jī)完成，為操作簡便，對機(jī)械部分的控制還應(yīng)能通過控制臺進(jìn)行。該系統(tǒng)控制節(jié)點多，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(每個控制節(jié)點都對應(yīng)于一個I／O端口)、現(xiàn)場布線困難、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。所以采用單片機(jī)作為直接控制單元，用于對傳感器的直接控制。每個單片機(jī)都是控制網(wǎng)絡(luò)上的一個節(jié)點，各節(jié)點直接掛接在數(shù)據(jù)總線上。PC機(jī)和控制柜也同樣各作為一個節(jié)點掛接在總線上，即控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有多主機(jī)控制能力，所以整個網(wǎng)絡(luò)采用多主機(jī)結(jié)構(gòu)，即每一個節(jié)點也是一個主機(jī)，通過主機(jī)之間的通訊以實現(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，建立控制網(wǎng)絡(luò)。不難看出，只要解決好“碰撞”問題，這種方法具有結(jié)構(gòu)簡單、安全系數(shù)高、靈活性好、易于擴(kuò)展等特點，可以充分滿足檢測站的控制要求。其結(jié)構(gòu)如圖2—1所示。