HEIG-VD：“滚球”演示展示了实时视觉、电机控制和协议技术

位于瑞士的Yverdon-les-Bains，沃州工商管理学院（HEIG-VD）提供十个工程和商业管理学士学位课程。 在HEIG-VD内，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，机电一体化以及信号和图像处理。

  滚球  

为了展示当前在工业中使用的一些新技术，提出了一种“滚球”概念，以获得学士论文，其目标是通过用电机旋转轮来保持球在滚轮上的平衡。

  平台  

高性能实时目标机被选择用于运行实时应用程序，该应用程序是使用Simulink设计的。 由于其目标算法的灵活性和高CPU性能，该目标机器非常适合于该任务。

为了确定球的位置，使用Camera Link接口将高速Basler相机连接到目标机。 Speedgoat IO811图像采集卡I / O模块提供对接口的支持。 由于电机控制不是该项目的重点，所以使用科尔摩根伺服驱动器驱动无刷电机来转动车轮。 它使用目标机的板载以太网端口通过EtherCAT连接到实时目标机。 许多Speedgoat客户直接在其目标机上实施电机控制算法，以获得更好的控制。

  图像处理  

相机被配置为提供一个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模块将图像从灰度降低到二进制。 快速扫描图像以给出球的大概位置，然后使用插值对灰度图像进行分析以进一步提高准确度。

  控制  

为了控制球的位置，必须确定球的当前位置和角速度以及车轮的速度。 速度是用有限差分来计算的。电机的控制是通过状态反馈。

实施了几种不同的激励模式：

• 车轮和球保持静止。
• 车轮以恒定速度旋转，同时保持球在上面平衡。
• 控制激活的延迟，直到球达到最大角度，以评估平衡点的吸引区域。

在上位机运行的Simulink Real-Time Explorer上开发了一个面板，可以在线修改不同激励模式的参数，而由Simulink创建的实时应用程序则在目标机上运行。

  奖项  

该项目由学生Steve Vassaux为他的微工程学士项目开发。Vassaux先生因其出色的工作获得了瑞士自动控制协会(SGA/ASSPA)颁发的奖项。

该演示是展览会上的一大亮点，可用于使用Simulink解释基于模型的设计工作流程。 它也可以配置为独立运行，不需要主机。