National Instruments Motorsteuerung, Bildverarbeitung und Echtzeitsteuerung per LabView vereint

Die Position einer Kugel zweidimensional auf einer um beide Achsen neigbaren Glasplatte zu regeln ist eine schwierige Aufgabe. Mittels einer einzigen Applikation ist es National Instruments dennoch gelungen, die neueste Touchpanel-Generation mit Windows-XP-Embedded und das leistungsstarke NI Embedded-Vision-System in Zusammenspiel mit dem Steuer- Regel- und Erfassungssystem CompactRIO zu präsentieren.

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Dabei wurden alle Komponenten mit der plattformübergreifenden Programmiersprache NI LabVIEW 2009 programmiert.

Am 7. Oktober 2009 veranstaltete National Instruments den 14. Anwender- und Technologiekongress „VIP 2009“ für Mess- und Automatisierungstechnik. Neben über 30 Ausstellern und mehr als 60 Vorträgen über NI-Produkte, Kundenlösungen und Industrietrends gab es wie jedes Jahr die R&D-Keynote, die die neuesten Entwicklungen und Produktinnovationen vorstellt.

Unter anderem wurde mithilfe einer einzigen Applikation die neueste Touchpanel-Generation mit Windows-XP-Embedded und das leistungsstarke NI-Embedded-Vision-System in Zusammenspiel mit einem CompactRIO präsentiert, das im Rahmen eines Praktikums entwickelt und aufgebaut wurde.

In dieser Demonstration, die Motorsteuerung, Bildverarbeitung und Echtzeitsteuerung miteinander vereint, wird die Position einer Kugel zweidimensional auf einer um beide Achsen neigbaren Glasplatte geregelt. Dazu wird mittels Bilderkennung die Position der Kugel erfasst und über das LabVIEW-NI-SoftMotion-Module die Platte so angesteuert, dass die Kugel auf vorgegebenen Bahnen rollt. Das Touchpanel dient zum Aufzeichnen der tatsächlichen Kugelpositionen sowie zum Vorgeben abzufahrender Figuren.

Alle Komponenten mit NI LabVIEW 2009 programmierbar

Alle Komponenten lassen sich mit der plattformübergreifenden Programmiersprache NI LabVIEW 2009 programmieren, wodurch alle Programme aus einem Projekt heraus programmiert und in Betrieb genommen werden können. Die eingebauten Debugging-Möglichkeiten sowie die mitgelieferten Programmbeispiele ermöglichen es, alles — von der Idee bis zum fertiggestellten Produkt — in kurzer Zeit umzusetzen.

Die Mechanik ist robust und transportabel und sichert damit einen zuverlässigen Messebetrieb. Außerdem sind alle wichtigen Komponenten gut sichtbar angeordnet, damit ihre Funktion und ihr Zusammenspiel gut sichtbar ist.

Hohe Anforderungen an Kugel und Platte

Die Platte besteht aus Fensterglas, das hart, glatt und eben ist. Zudem bietet es auch Vorteile bei der Bilderkennung. Schließlich wurde eine Radlagerkugel – nach vielen Experimenten – ausgewählt, weil sie eine hohe Fertigungsgenauigkeit aufweist. Als Antrieb dienen DC-Servos von Maxon, da diese weniger Nichtlinearitäten für den Regelkreis mit sich bringen als Schrittmotoren. Für die richtige Übersetzung sorgt ein Zahnriemenantrieb. Aufhängung und Antriebe bestehen in Aluminium und Multiplexplatten, damit das Massenträgheitsmoment möglichst gering ist.

Zwei NI-9505-Module erlauben es dem CompactRIO, die beiden Servomotoren anzusteuern und deren Encodersignale auszuwerten. Sie können jeweils einen bürstenbehafteten Servomotor mit bis zu fünf A bei 30 V ansteuern, weshalb sich die Motoren direkt anschließen und mit Hilfe eines Beispieles aus der LabVIEW-Beispieldatenbank in Betrieb nehmen und testen lassen. Das Programm muss nur noch um eine zweite Achse ergänzt werden.

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