一種姿態顯示系統的製作方法

2023-07-10 22:10:31

專利名稱：一種姿態顯示系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及遠程計算機監控系統，具體說是一種姿態顯示系統。
背景技術：
在工程應用領域中，(如機械作業、船舶運輸、車輛製造等)，很多情況下需要知道工程機械的運動姿態，如工程機械的前後傾斜角度和左右搖晃角度，以便於控制運動物體按特定的姿態運動或者監控物體運動範圍。採用目測的方法很難準確的獲得運動角度。再者由於工程現場的作業環境較為惡劣，許多監控系統被放置在專門的控制室內以隔離灰塵或噪聲，這樣做無法目測物體的運動狀態，所以迫切需要一套可適應各種複雜作業環境的自動化姿態顯示系統。工程人員有時需要對發生過的作業過程進行回放和分析，以提取有價值的信息，但採取錄像等手段受到作業環境條件的限制，錄像往往無法進行。[0003] 姿態傳感器可以將物體的運動姿態的形成數據傳輸到上位機，但姿態傳感器多為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據傳輸將無法正常進行。而工程現場需要監視其作業狀況的物體往往距離監控系統很遠，所以對傳輸方法的改進也是對於姿態顯示系統十分迫切的技術要求；並且RS232通訊的方式為一對一，不能擴展。 姿態顯示上位機監控系統通過和姿態傳感器RS232進行通訊，將姿態傳感器的數據進行顯示。但是傳感器輸送的是很難直接觀察的數據，不便於產生形象的感知效果，所以需要直觀、人性化的上位機監控系統將底層數據予以形象化的顯示。

實用新型內容針對現有技術中存在的姿態傳感器通訊有效距離短和傳輸數據很難直觀顯示帶
來的困擾，本實用新型要解決的技術問題是提供一種通訊距離長、可直觀地顯示物體姿態
信息的姿態顯示系統。 本實用新型採用的技術方案是 包括姿態信號採集部分、姿態信號發送部分、姿態信號接收部分和姿態信號顯示部分；其中，所述姿態信號採集部分的輸出端通過線纜與姿態信號發送部分相連；姿態信號發送部分採用無線通信方式與姿態信號接收部分通訊；姿態信號接收部分通過線纜與姿態信號顯示部分相連。所述姿態信號採集部分採用姿態傳感器，姿態信號發送部分為RS232/RS485轉換器，姿態信號接收部分為RS485/RS232轉換器，姿態信號顯示部分為上位機；所述姿態傳感器的輸出端與RS232/RS485轉換器相連，RS232/RS485轉換器通過無線方式與RS485/RS232轉換器進行通訊，RS485/RS232轉換器的輸出端與上位機相連；上位機內存有姿態顯示程序。 所述上位機姿態顯示程序，流程如下 系統開始運行；檢測通訊埠狀態是否正常；若埠正常，則設置埠格式；啟動通訊並檢測通訊是否正常；若正常，判斷在何種工作模式；如果在正常工作模式採集數據，建立、連接並打開資料庫；設置並開啟數據定時器，存貯數據並通過上位機對姿態信息
進行更新；如果在回放模式則選擇數據表；檢測數據表的連接是否成功；若成功則讀取數
據，同時數據指針加1 ;判斷是否達到數據末尾；若達到，則程序結束；若未達到，則通過上
位機對姿態信息進行畫面更新，並返回讀取數據步驟。無論出於各種情況，若檢測發生異
常，則發出報警，並結束程序。 本實用新型具有如下優點 1.通訊距離長。採用RS485通訊，大大延長了姿態傳感器原有通訊方式的有效傳輸距離，並為今後的系統擴展留有餘地。 2.符合目前設備要求。最後進入上位機的信號為RS232信號，可適應現在大多數電腦串口為RS232形式的實際情況。 3.可直觀地顯示。上位機程序可以模擬實際物體外型，大大增強了系統的人性化設計因素。 4.記憶再現功能。系統具有記憶功能，可以在事後進行真實回放當時的工作現場情況。 5.方便實用。系統硬體設備可以方便的安裝到需要顯示器姿態的物體上，拆裝方便，適應能力強。

圖1是本實用新型結構框圖。[0017] 圖2是本實用新型程序流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。 如圖1所示，本實用新型包括姿態傳感器、RS232/RS485轉換器、RS485/RS232轉換器和上位機；其中，姿態傳感器的輸入端採集物體姿態信息，輸出端與RS232/RS485轉換器相連，將採集到的姿態信息經RS232/RS485轉換器轉換成應用RS485協議通訊的信息；RS232/RS485轉換器通過無線通信方式與RS485/RS232轉換器進行通訊，將RS485協議通訊信息轉換成應用RS232協議通訊的信號並發送給能夠接收RS232協議通訊信號的上位機。[0020] 如圖2所示，所述上位機姿態顯示程序流程如下 系統開始運行；檢測通訊埠狀態是否正常；若埠正常，則設置埠格式；啟動通訊並檢測通訊是否正常；若正常，判斷在何種工作模式；如果在正常工作模式採集數據，建立、連接並打開資料庫；設置並開啟數據定時器，存貯數據並通過上位機對姿態信息進行更新；如果在回放模式則選擇數據表；檢測數據表的連接是否成功；若成功則讀取數據，同時數據指針加1 ;判斷是否達到數據末尾；若達到，則程序結束；若未達到，則通過上位機對姿態信息進行更新，並返回讀取數據步驟。無論出於各種情況，若檢測埠發生異常、通訊發生異常或者數據表連接失敗，則發出報警，並結束程序。[0022] 具體工作過程舉例如下 姿態顯示系統的裝置發送端通過RS232/RS485轉換器將姿態傳感器普遍應用的RS232通訊改編為RS485通訊，適應長距離傳輸的需要，為今後的系統擴展提供了預留的接
4口 。該裝置姿態信號接收端為RS485/RS232轉換器，將通訊數據轉換為適合上位機接收的RS232信號。姿態顯示系統的顯示方法採用了面向對象的編程方法模擬了需要顯示其運動姿態的物體的外型，並實時顯示其運動角度。顯示方法可以根據顯示物體外型的不同而改變，具有普遍的適應能力。顯示方法具有記憶功能，可以在作業完成後將整個作業過程進行真實回放。 姿態傳感器採用Crossbow公司的CXTILT02EC型姿態傳感器，該傳感器可顯示正負75度之內的所有角度，精度為0. 2度，工作溫度為-40至80度，可滿足絕大多數工況的需要，其接口模式為RS232通訊接口 。 RS232/RS485轉換器採用研華公司的ADAM4521，ADAM4521具有波特率自適應的能力，且ADAM4521具有可編地址的功能，便於RS485總線上掛接兩個以上設備時的擴展。連接線纜採用雙絞線，利於通訊幹擾信號的屏蔽。RS485/RS232轉換器採用研華公司的ADAM4520，將通訊信號轉換為計算機可以接收的RS232信號。[0025] 姿態傳感器安放在需要顯示姿態的被監控對象上，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公司的控制項實現，可模擬各種形狀的物體外型，實時顯示其縱傾和橫搖角度。顯示方法應用了資料庫技術，將數據實時存儲，還採用資料庫讀取技術，將數據回放到控制項，實現了作業過程的事後回放。[0027] 其中，上位機通過DB9接頭與ADAM4520隔離轉換器的Rx、 Tx、 Gnd連接(它可以將RS-232信號轉換為隔離RS-422或RS-485信號)，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，為系統提供電源。[0028] 其中，RS232/RS485轉換器、RS485/RS232轉換器和姿態傳感器採用DC24V電源模塊供電。 系統啟動，檢測上位機電腦的通訊埠狀態，若埠異常，則報警推出，若埠正常，則設置埠模式，啟動通訊。 根據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，採集姿態傳感器數據，建立資料庫，連接並打開資料庫，設置並開啟數據定時器，存儲數據，最後更新畫面。 在回放模式下，首先連接數據表並連結到選擇的數據表，若連接出錯則報警退出，連接正確的化讀取數據，將數據指針加1指向下一條數據，判斷是否達到數據末尾，若達到則回放結束退出，若沒有達到則用此數據更新畫面，重新讀取下一條數據。
權利要求一種姿態顯示系統，其特徵在於包括姿態信號採集部分、姿態信號發送部分、姿態信號接收部分和姿態信號顯示部分；其中，所述姿態信號採集部分的輸出端通過線纜與姿態信號發送部分相連；姿態信號發送部分通過線纜與姿態信號接收部分通訊；姿態信號接收部分通過線纜與姿態信號顯示部分相連。
2. 按照權利要求1所述的姿態顯示系統，其特徵在於所述姿態信號採集部分採用姿態傳感器。
3. 按照權利要求1所述的姿態顯示系統，其特徵在於所述姿態信號發送部分為RS232/RS485轉換器。
4. 按照權利要求l所述的姿態顯示系統，其特徵在於所述姿態信號接收部分為RS485/RS232轉換器。
5. 按照權利要求1所述的姿態顯示系統，其特徵在於所述姿態信號顯示部分為上位機。
6. 按照權利要求2、3、4或5所述的姿態顯示系統，其特徵在於所述姿態傳感器的輸出端與RS232/RS485轉換器相連；RS232/RS485轉換器通過線纜與RS485/RS232轉換器進行通訊；RS485/RS232轉換器的輸出端與上位機相連。
專利摘要本實用新型涉及一種姿態顯示系統。包括姿態傳感器、RS232/RS485轉換器、RS485/RS232轉換器和上位機；其中，姿態傳感器的輸入端採集物體姿態信息，輸出端與RS232/RS485轉換器相連，將採集到的姿態信息經RS232/RS485轉換器轉換成應用RS485協議通訊的信息；RS232/RS485轉換器通過線纜與RS485/RS232轉換器進行通訊，將RS485協議通訊信息轉換成應用RS232協議通訊的信號並發送給能夠接收RS232協議通訊信號的上位機。本實用新型採用RS485通訊，大大延長了姿態傳感器原有通訊方式的有效傳輸距離，並為今後的系統擴展留有餘地。
文檔編號G01C1/00GK201497498SQ20092020354
公開日2010年6月2日 申請日期2009年9月23日 優先權日2009年9月23日
發明者孫凱, 李智剛, 秦寶成 申請人:中國科學院瀋陽自動化研究所