嵌入式實(shí)時(shí)控制三軸數(shù)控滑臺(tái)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建

藺鳳琴， 賈瑞哲， 李 擎， 郭 金， 李香泉， 車偉杰

（1.北京科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，北京 100083；2.景德鎮(zhèn)學(xué)院信息工程學(xué)院，江西景德鎮(zhèn) 333000）

0 引 言

嵌入式技術(shù)以應(yīng)用為核心，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，適用于軟硬件共存的設(shè)備或系統(tǒng)，也是自動(dòng)化類專業(yè)的重要技術(shù)課程。但它易于上手，卻難以精通［1-3］。數(shù)控滑臺(tái)是數(shù)控機(jī)床中的常見設(shè)備，通過編程，鏈接電機(jī)、感應(yīng)裝置等，控制滑臺(tái)模組按照軟件設(shè)定程序執(zhí)行運(yùn)動(dòng)作業(yè)、任務(wù)，大大提升了加工精度和生產(chǎn)效率。三軸數(shù)控滑臺(tái)則構(gòu)建了三維空間的工件加工，適用于工業(yè)中多數(shù)的加工場(chǎng)景。隨著機(jī)電一體化的推進(jìn)，嵌入式技術(shù)也被廣泛用于數(shù)控滑臺(tái)上。特別是在組合機(jī)床生產(chǎn)控制中，嵌入式技術(shù)通用性高、可靠性高、支持復(fù)雜指令的優(yōu)點(diǎn)更為顯著［4-5］。目前，基于二維空間設(shè)計(jì)的兩軸嵌入式滑臺(tái)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)于飛速發(fā)展的嵌入式技術(shù)深層次應(yīng)用開發(fā)顯得力不從心；并且傳統(tǒng)嵌入式數(shù)控滑臺(tái)的控制系統(tǒng)是針對(duì)特定任務(wù)而定制、固化的軟件，運(yùn)行過程中無法實(shí)時(shí)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，難以適應(yīng)實(shí)際設(shè)備的快速響應(yīng)需求；此外，傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)比較單一，一般采用實(shí)驗(yàn)箱、PC終端上位機(jī)，授課空間有限、教學(xué)效率不高。

鑒于以上原因，本文以三軸數(shù)控滑臺(tái)為載體，構(gòu)建了集成實(shí)時(shí)控制的嵌入式三軸數(shù)控滑臺(tái)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。旨在讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行有深入的理解和認(rèn)識(shí)［6-7］，同時(shí)基于平臺(tái)開展嵌入式編程、電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制、視覺伺服及圖像識(shí)別等相關(guān)課題的研究。此外，平臺(tái)設(shè)計(jì)與產(chǎn)線實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，可實(shí)時(shí)修改參數(shù)進(jìn)行在線控制，學(xué)生除了學(xué)習(xí)硬件的嵌入式編程，還可以通過軟件對(duì)數(shù)控滑臺(tái)進(jìn)行在線監(jiān)控與實(shí)時(shí)控制［8-10］。

1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.1 平臺(tái)技術(shù)目標(biāo)

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要包含如下技術(shù)目標(biāo)：

（1）C語言嵌入式編程。采用C語言完成滑臺(tái)主控器（Advanced RISC Machine，ARM）核芯片的程序，讓學(xué)生了解嵌入式編程的特點(diǎn)，體會(huì)高級(jí)編程語言——C語言對(duì)硬件的直接操作能力。

（2）三軸電動(dòng)機(jī)協(xié)同運(yùn)動(dòng)。采用定時(shí)器輸出脈沖頻率來控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度，電動(dòng)機(jī)的加速控制則選用次平滑型S型加速，實(shí)現(xiàn)三軸協(xié)同運(yùn)動(dòng)。此外，三軸圓弧、直線的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)以完成復(fù)雜的滴膠運(yùn)動(dòng)，定位精度達(dá)（0.01 mm）。

（3）三軸運(yùn)行時(shí)參數(shù)實(shí)時(shí)優(yōu)化。通過PC 端人機(jī)界面（Human Machine Interface，HMI）和移動(dòng)端APP，在線監(jiān)控三軸的運(yùn)行時(shí)參數(shù)，可實(shí)時(shí)對(duì)各軸的運(yùn)動(dòng)方向、是否歸零、步進(jìn)速度以及步進(jìn)距離等進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)最佳目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡。

1.2 總體架構(gòu)

嵌入式三軸數(shù)控滑臺(tái)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建了集軟硬件及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于一體的三維運(yùn)動(dòng)滴膠平臺(tái)，通過三軸的協(xié)同運(yùn)動(dòng)完成滴膠，形成既定圖形的產(chǎn)品。滴膠工藝主要用于包裝、商標(biāo)、冰箱貼和汽車裝飾等工藝品的制作。該平臺(tái)由5 部分組成：①三軸的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)套件，實(shí)現(xiàn)各軸獨(dú)立運(yùn)動(dòng)、插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)；②控制器為STM32F4（STMicroelectronics）系列的ARM 核芯片，采用C語言嵌入式編程；③配備高清攝像頭以及相應(yīng)的圖像識(shí)別功能，方便學(xué)生進(jìn)行二次開發(fā)，如用于實(shí)現(xiàn)完善的運(yùn)動(dòng)物體目標(biāo)識(shí)別及運(yùn)動(dòng)控制；④上位機(jī)軟件提供PC終端及手機(jī)終端2 種模式的部署，并支持WiFi和藍(lán)牙的連接；⑤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分為兩大類，均部署在PC終端，設(shè)備參數(shù)及實(shí)驗(yàn)案例歷史數(shù)據(jù)采用oracle 數(shù)據(jù)庫，運(yùn)動(dòng)中的過程數(shù)據(jù)以txt文本文件形式存儲(chǔ)。總體架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 嵌入式實(shí)時(shí)控制三軸數(shù)控滑臺(tái)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)總體架構(gòu)

1.3 軟硬件配置

平臺(tái)軟硬件的選取充分考慮了工程實(shí)踐的需求，配置見表1 所示。

表1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)軟硬件配置

1.4 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)物

三軸數(shù)控滑臺(tái)包含多種結(jié)構(gòu)，3 個(gè)移動(dòng)軸由電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，高清攝像頭與滴膠管放置在Z方向的移動(dòng)軸上，用于捕捉視覺信息并進(jìn)行滴膠。滑臺(tái)具備串口、USB等多種接口，學(xué)生可編寫工程文件并通過接口控制滑臺(tái)的運(yùn)行過程。嵌入式實(shí)時(shí)控制三軸數(shù)控滑臺(tái)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)物如圖2 所示。

圖2 嵌入式實(shí)時(shí)控制三軸數(shù)控滑臺(tái)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)物

2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

2.1 三軸移動(dòng)設(shè)計(jì)

三軸數(shù)控滑臺(tái)的Z軸裝有滴膠管，Y軸可以帶動(dòng)待滴膠的物體移動(dòng)，因此滑臺(tái)工作時(shí)需要3 個(gè)軸進(jìn)行協(xié)同運(yùn)動(dòng)使得滴膠管和物體達(dá)到指定位置。為確保三軸運(yùn)動(dòng)的位置足夠精確，本平臺(tái)采用定時(shí)器模塊來實(shí)現(xiàn)該要求，通過輸出脈沖頻率調(diào)制波形，控制定時(shí)器的輸出頻率，進(jìn)而控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度，最后保證電動(dòng)機(jī)的S型加速控制，即將加速度以S 型加速的形式表現(xiàn)。

完全平滑型S型加速雖然維護(hù)了變加速到勻加速階段過程的平滑性，但由于加加速度的計(jì)算過程復(fù)雜，并不適用于速度需要更換的場(chǎng)合，因此在電動(dòng)機(jī)加速上選擇次平滑型S型加速，這種方式雖然犧牲了變加速到勻加速階段的平滑性，但加加速度的計(jì)算過程方便［11］。其加速過程如圖3 所示。

圖3 S型加速示意圖

S型加速的具體過程較為復(fù)雜，共分為如下4 個(gè)步驟：

步驟1 將所有關(guān)于速度的單位轉(zhuǎn)換為頻率的單位，即

式中：f為脈沖頻率，Hz；S為電動(dòng)機(jī)的線速度，m／s；vf為速度頻率轉(zhuǎn)換系數(shù)。

步驟2 電動(dòng)機(jī)加速和減速過程按比例3∶4∶3分為3 部分，同時(shí)確認(rèn)S型加速的加加速度頻率

式中：faa為加加速度頻率，Hz；C為加加速度，m／s3；a為加速度，m／s2；t0.3為加加速的持續(xù)時(shí)間，s，其中，t0.3＝0.3 ×［（S－Sstart）／a］，S表示最高速度（m／s），Sstart表示初始速度（m／s）。

步驟3 將加速過程分為3 部分，其中加加速部分taa，勻加速部分tua和減加速部分tra的比例為30∶60∶45。同樣，減速過程也分為3 部分，加減速部分tar，勻減速部分tur和減減速部分trr的比例為45∶60∶30。

步驟4 根據(jù)速度設(shè)置每步的頻率表和脈沖數(shù)目表。

2.2 三軸插補(bǔ)設(shè)計(jì)

在滴膠運(yùn)行過程中，滴膠管需要進(jìn)行一些復(fù)雜的非直線運(yùn)動(dòng)，如圓弧運(yùn)動(dòng)。三軸需依據(jù)已有參數(shù)進(jìn)行插補(bǔ)，運(yùn)動(dòng)插補(bǔ)是一個(gè)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)密化過程，基本原理是根據(jù)給定的信息進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，實(shí)時(shí)輸出參與插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)各軸的控制參數(shù)，如加速度、位移等，繼而驅(qū)動(dòng)各軸電動(dòng)機(jī)進(jìn)行協(xié)同運(yùn)動(dòng)，使3 個(gè)運(yùn)動(dòng)軸按照理想的路線和速度運(yùn)行［12-13］。平臺(tái)采用了直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)2 種方式，定位精度為±0.01 mm，達(dá)同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。本文僅用XY軸插補(bǔ)進(jìn)行分析，YZ軸與XZ軸插補(bǔ)同理。

（1）圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)依靠步進(jìn)電動(dòng)機(jī)逐漸走出一個(gè)帶鋸齒的近似圓。其工作原理借助了圓的代數(shù)方程X2＋Y2＝R2，由于圓弧插補(bǔ)從實(shí)際執(zhí)行效果上表現(xiàn)為橫向和縱向的累加算法，因此，路徑內(nèi)／路徑外將代替圓內(nèi)／圓外。

其中，三點(diǎn)法確認(rèn)圓心和半徑位置是關(guān)鍵，設(shè)X、Y軸當(dāng)前位置為（X0，Y0），目標(biāo)點(diǎn)位置為（Xθ，Yθ），輔助點(diǎn)位置為（XAssist，YAssist），則圓心與半徑位置計(jì)算式為

式中：corex＝（ε×B－K×ω）／（λ ×B－A×ω）；corey＝（A×ε－K×λ）／（A×f－B×λ）。其中：

（corex，corey）為圓心坐標(biāo)，R為半徑（m）。1／4 圓弧的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)程序流程和路徑如圖4 所示。

圖4 1／4圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)程序流程和插補(bǔ)路徑

（2）直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。數(shù)控滑臺(tái)依據(jù)軟件下發(fā)的“目標(biāo)點(diǎn)位（Xθ，Yθ）”“直線插補(bǔ)命令項(xiàng)（XY，YZ，XZ）”和“速度”參數(shù)，進(jìn)行直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)過程流程同圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。程序流程和第一象限直線插補(bǔ)路徑如圖5 所示。

圖5 直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)程序流程和直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)路徑

2.3 平臺(tái)HMI設(shè)計(jì)

作為教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)HMI的設(shè)計(jì)，既要覆蓋課程知識(shí)點(diǎn)，又要采用先進(jìn)的現(xiàn)代工具和流行的應(yīng)用模式，使平臺(tái)升級(jí)具備可持續(xù)性。因此，HMI 設(shè)計(jì)除基于傳統(tǒng)的PC端部署模式外，還提供了移動(dòng)端的APP。

（1）PC 端HMI 設(shè)計(jì)。采用模塊式設(shè)計(jì)，主要包括控制器連接模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、程序編輯模塊和直線圓弧插補(bǔ)模塊等。HMI 軟件基于Anaconda、PyCharm平臺(tái)，采用Python 語言，PC 終端部署環(huán)境最低要求：Windows 7 64 bit 操作系統(tǒng)，Intel i5 處理器，4 GB及以上內(nèi)存。

（2）移動(dòng)端APP 設(shè)計(jì)。移動(dòng)端APP 的設(shè)計(jì)源于智能手機(jī)應(yīng)用的不斷深入，模塊設(shè)計(jì)與PC 端一致，APP選用Android Studio 開發(fā)平臺(tái)，平臺(tái)的配置為Windows 7 64 bit操作系統(tǒng)，Intel i5 處理器CPU，8 GB內(nèi)存，50 GB硬盤，推薦使用固態(tài)硬盤及無線網(wǎng)卡、攝像頭、USB、麥克風(fēng)等。移動(dòng)端運(yùn)行環(huán)境為安卓系統(tǒng)5.0 以上，下載軟件所需內(nèi)存10 MB。APP 主界面顯示藍(lán)牙連接設(shè)置及菜單欄，其中菜單欄如圖6 所示。

圖6 APP系統(tǒng)主界面的菜單欄

用移動(dòng)端開展實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先獲取手機(jī)的藍(lán)牙權(quán)限，搜索本機(jī)以前配對(duì)和未配對(duì)的設(shè)備，顯示在相應(yīng)列表。選擇目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行配對(duì)后，進(jìn)入菜單欄。依據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，進(jìn)入相應(yīng)模塊，其中參數(shù)設(shè)置模塊主要進(jìn)行各軸行程、原點(diǎn)及速度等參數(shù)的編輯，程序編輯模塊可在線讀取、修改和下載程序，如圖7 所示。

圖7 移動(dòng)端APP程序編輯界面

移動(dòng)端APP 的開發(fā)和應(yīng)用突破了傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的互動(dòng)模式，開放的源代碼為學(xué)生提供了二次開發(fā)和升級(jí)的基礎(chǔ)，基于興趣對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)及實(shí)踐進(jìn)行深度探索［14-15］。

3 實(shí)時(shí)控制

滑臺(tái)主控器ARM核芯片的程序主要通過C 語言來實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生嵌入式編程中體會(huì)C 語言對(duì)硬件的直接操作能力。除了具備下載特定程序以完成定制運(yùn)動(dòng)軌跡外，平臺(tái)提供了PC 終端和移動(dòng)終端2 種上位機(jī)模式，對(duì)三軸的運(yùn)行時(shí)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并在線修改。

3.1 與下位機(jī)實(shí)時(shí)通信

通信是數(shù)控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，它將平臺(tái)各個(gè)部分有機(jī)地結(jié)合起來，通過信息和數(shù)據(jù)的傳遞，協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)。為使平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有普適性，該平臺(tái)支持以太網(wǎng)、WiFi和藍(lán)牙3 種通信方式。其中藍(lán)牙連接采用MODBUS-RTU 協(xié)議，其余采用MODBUS-TCP／IP協(xié)議［16］。

（1）MODBUS-TCP／IP 協(xié)議。在TCP／IP 協(xié)議中，一條完整的報(bào)文由MBAP 報(bào)文頭和幀結(jié)構(gòu)PDU 兩部分構(gòu)成，如圖8 所示。

圖8 移動(dòng)端APP采用以太網(wǎng)、WiFi通信的MODBUSTCP／IP報(bào)文結(jié)構(gòu)

上位機(jī)組件發(fā)送報(bào)文時(shí)，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)整合為幀結(jié)構(gòu)PDU，隨后動(dòng)態(tài)形成MBAP 報(bào)文頭，將兩者拼接為一條完整的報(bào)文并通過以太網(wǎng)或WIFI 發(fā)送至下位機(jī)。下位機(jī)依據(jù)報(bào)文頭進(jìn)行解析核對(duì)，讀取幀結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)并執(zhí)行相應(yīng)的功能，最后向上位機(jī)返回響應(yīng)報(bào)文。

（2）MODBUS-RTU 協(xié)議。基于藍(lán)牙連接的MODBUS-RTU報(bào)文結(jié)構(gòu)如圖9 所示。

圖9 移動(dòng)端APP采用藍(lán)牙通信的MODBUS-RTU報(bào)文結(jié)構(gòu)

RTU 的連接速度快，但安全性較低，因此需要校驗(yàn)碼來保證傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。當(dāng)上位機(jī)組件發(fā)送報(bào)文時(shí)，將數(shù)據(jù)信息與通過CRC算法得到的校驗(yàn)碼組件為完整的報(bào)文。當(dāng)下位機(jī)收到后，首先會(huì)自行計(jì)算校驗(yàn)碼并對(duì)收到的校驗(yàn)碼進(jìn)行核對(duì)，確認(rèn)無誤后再執(zhí)行命令。

3.2 三軸移動(dòng)在線控制

三軸協(xié)同運(yùn)動(dòng)是滑臺(tái)的基本運(yùn)動(dòng)，控制電動(dòng)機(jī)使各軸快速而準(zhǔn)確地到達(dá)相應(yīng)位置是關(guān)鍵。通過參數(shù)設(shè)置界面確定各軸的脈沖當(dāng)量和加速度，上位機(jī)與控制器連接后，該界面以在線參數(shù)進(jìn)行初始化，可以對(duì)各參數(shù)進(jìn)行修改并寫入控制器，實(shí)時(shí)觀察參數(shù)對(duì)各軸運(yùn)動(dòng)控制的影響。此外，為使學(xué)生能夠更深入地參與三軸協(xié)同運(yùn)動(dòng)調(diào)試過程，獲得最佳運(yùn)動(dòng)軌跡，加強(qiáng)對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)原理的理解，HMI 提供了手動(dòng)操作界面，用于實(shí)時(shí)調(diào)整各軸運(yùn)行參數(shù)，如各軸的運(yùn)動(dòng)方向、是否歸零、手動(dòng)速度以及步進(jìn)距離等，三軸電動(dòng)機(jī)控制界面如圖10 所示。

圖10 三軸電動(dòng)機(jī)控制界面

3.3 三軸插補(bǔ)在線控制

滴膠過程中，為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜非直線運(yùn)動(dòng)軌跡，需通過三軸插補(bǔ)來完成。在直線圓弧插補(bǔ)界面，修改各軸位置、插補(bǔ)速度以及各軸段點(diǎn)和終點(diǎn)位置，來完成某2 軸的直線或圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡的過程數(shù)據(jù)以文本形式輸出并保存，便于后期比對(duì)分析。X、Y軸圓弧插補(bǔ)參數(shù)及運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)如圖11 所示。

圖11 三軸插補(bǔ)界面

4 應(yīng)用效果

某實(shí)驗(yàn)案例要求、步驟及結(jié)果如下：

（1）實(shí)驗(yàn)要求。通過HMI 配置串口參數(shù)并連接控制器，根據(jù)指定的起始、終點(diǎn)坐標(biāo)，實(shí)時(shí)修改各軸運(yùn)行時(shí)參數(shù)，三軸協(xié)同快速、準(zhǔn)確到達(dá)終點(diǎn)位置進(jìn)行滴膠。其起始坐標(biāo)：X、Y、Z（0.000，0.000，0.000），終點(diǎn)坐標(biāo)：X、Y、Z（100.000，0.000，50.000）。

（2）實(shí)驗(yàn)步驟。具體的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

步驟1 配置串口參數(shù)并連接控制器。配置文件保存末次連接成功的串口及其參數(shù)，如圖12 所示，根據(jù)需要修改參數(shù)并連接控制器。

圖12 串口及其參數(shù)配置圖

步驟2 各軸復(fù)位。設(shè)置各軸回原點(diǎn)的速度為100 mm／s，設(shè)置各軸回原點(diǎn)的方向，并啟動(dòng)回原點(diǎn)。

步驟3X軸獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。確認(rèn)各軸復(fù)位后，設(shè)置X軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)：獨(dú)立運(yùn)動(dòng)速度為10 mm／s，加速度為50 mm／s，運(yùn)動(dòng)距離為100 mm，參數(shù)寫入控制器。耗時(shí)2 ～3 s 后，X軸停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)X、Y、Z的坐標(biāo)為（100.008，0.005，－0.007）。X、Y、Z各軸定位精度分別為＋0.008 mm、＋0.005 mm、－0.007 mm。

步驟4Y、Z軸圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。起點(diǎn)坐標(biāo)為（0.000，0.000），終點(diǎn)坐標(biāo)為（0.000，50.000），圓弧某中點(diǎn)坐標(biāo)為（25.000，25.000），速度為25 mm／s，參數(shù)寫入控制器。耗時(shí)2 ～3 s 后，Y、Z的坐標(biāo)為（0.009，50.006）。Y、Z各軸定位精度分別為＋0.009、＋0.006 mm。

至此，X、Y、Z終點(diǎn)坐標(biāo)為（100.008，0.009，50.006），耗時(shí)4 ～5 s，各軸定位精度分別為＋0.006、＋0.009 和＋0.006 mm。平臺(tái)的實(shí)時(shí)性滿足三軸快速定位的需求，各軸的定位精度均在（0.01 mm，滿足三軸協(xié)同運(yùn)動(dòng)的精準(zhǔn)要求。

5 結(jié) 語

本文構(gòu)建了以三軸數(shù)控滑臺(tái)為載體，采用C 語言嵌入式編程完成主控器ARM 核芯片程序，并集成在線控制學(xué)習(xí)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過教學(xué)實(shí)踐表明：控制對(duì)象具有普適性，即三軸數(shù)控滑臺(tái)構(gòu)建了三維運(yùn)動(dòng)空間工件的加工，適用于工業(yè)數(shù)控加工領(lǐng)域普遍的應(yīng)用場(chǎng)景；控制過程具有實(shí)時(shí)性，即集成在線控制學(xué)習(xí)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控三軸運(yùn)行時(shí)參數(shù)，并進(jìn)行在線修改，實(shí)現(xiàn)過程的精準(zhǔn)控制；開發(fā)工具具有先進(jìn)性，即基于C 語言嵌入式編程、Anaconda3 、PyCharm（2017.3.2）、Android Studio（3.4.1，內(nèi)置1.8 版本JDK）開發(fā)平臺(tái)，采用Python 語言（3.6）、IntelliJ IDEA 的Java 語言，結(jié)合Oracle（12Cc 標(biāo)準(zhǔn)版）數(shù)據(jù)庫完成平臺(tái)構(gòu)建。

該平臺(tái)已在本校自動(dòng)化專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用，提升了學(xué)生在硬件、嵌入式編程方面能力；還促進(jìn)學(xué)生轉(zhuǎn)變思維，從用戶的角色出發(fā)，設(shè)計(jì)在線控制軟件、激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，以實(shí)際產(chǎn)線需求來促進(jìn)相關(guān)課程的教學(xué)效果。同時(shí)，提高學(xué)生畢業(yè)后角色轉(zhuǎn)變的效率，滿足培養(yǎng)社會(huì)緊缺技能型人才的需求。