智能马桶触发式寿命测试系统的研制

王泽波 区卓琨 李业成 郑双江

摘 要：人们在日常生活中使用白色陶瓷器具盛放带有颜色的液态食物一段时间后，有时带色液体会渗入釉层进入坯体而无法清洗去除，体现在使用过程中的抗滲污性差，存在质量问题。本文旨在通过实验，确定一种测定白色日用陶瓷器具（包括底色为白色周边有各种花色图案的陶瓷器具）抗渗污性的方法，该研究是对日用陶瓷器具覆盖范围最大的检测标准GB/T3532-2009《日用瓷器》中未涉及到的方面进行的有益补充和完善。

关键词：白色;陶瓷器具;抗渗污性;测定方法

1 前 言

智能马桶基础功能主要包括清洗、座圈加热、暖风干燥等，随着技术的进步、消费者使用要求的提高，产品也在不断的升级，智能马桶功能逐渐扩展到妇洗、移动按摩、消毒、除臭、盖板自动开合等多种功能。智能马桶的寿命测试，是模拟其功能的一般程序及其步骤所进行的耐久性试验，是评价产品质量好坏的重要指标之一，可为新产品开发、质量监督、质量仲裁等提供有效的科学数据。

本控制系统采用 “PC机+运动控制卡”方案，根据智能马桶的实际功能进行参数设置，适合对各类智能马桶产品进行寿命测试，可实时观察试验过程检测数据，为产品质量检验提供依据。

运动控制卡采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心，大多用于控制步进电机或伺服电机。并且运动控制卡都配有功能强大、内容丰富的运动控制驱动软件工具，用户可以短期内在DOS或Windows系统平台下自行开发出功能强大的运动控制系统。

2 系统组成及硬件介绍

本系统的硬件组成框图如图1所示。控制卡采用深圳固高公司GT200-SV运动控制卡，工作台的驱动系统采用安川公司的SGMAH-08AAA41永磁式交流伺服电机和SGDM-08ADA交流伺服驱动器。交流伺服电机直接驱动滚珠丝杠旋转，动态的调节气缸平台的高度。交流伺服电机端部的增量式码盘被用于电机转子角位置的反馈，与伺服驱动器构成半闭环控制方式。气缸平台实时位置通过红外测距传感器传送到运动控制卡，使系统构成全闭环控制方式。

固高公司生产的GT200-SV运动控制卡，可以同时控制多个运动轴，实现复杂的多轴协调运动。运动控制器结构框图如图2所示，其外形结构如图3所示。运动卡的核心是ADSP2181数字信号处理器和FPGA，前者的哈佛结构和MAC单元非常适合完成复杂的运动控制算法，充分利用DSP的高速计算能力，实现复杂的运动规划、高速实时多轴插补、误差补偿、伺服控制滤波和更复杂的运动学、动力学计算以及实时控制管理，使得运动控制精度更高、速度更快、运动更加平稳;后者FPGA逻辑可编程器件和其他相关器件组成伺服控制和位置反馈硬件接口，实现译码、倍频、脉冲分配、定时、计数等功能。运动控制卡采用ISA或PCI总线与PC相连，数据通过双端口RAM在上下位机间传送。双端口RAM是一种特殊的随机存储器，它具有两组数据总线和地址总线，在地址不冲突的情况下，两组总线可以在同一时间并行地访问不同的存储器单元。双端口RAM的这种特殊结构使得上下位机可以快速地进行大规模数据交换，大大提高了主机与DSP运动控制卡的并行处理能力，解除了以往主从式系统CPU间通讯的瓶颈。

3 运动控制系统的软件开发

3.1 控制卡的软件介绍

GT200-SV被设计成用户可编程运动控制器，该控制器同时提供C语言编写的用户接口函数库和在Windows98/2000/NT环境下的动态链接库，利用里边的功能函数可实现高性能的控制功能。用户能够将这些控制函数与自己控制系统所需的数据处理、界面显示、用户接口等应用程序模块集成在一起，开发满足特定应用要求的控制系统[1]。

（1）函数库中使用的单位和函数返回值通常约定如下：

单位：位移或距离的单位为Pulse，即脉冲数;速度的单位为Pulse/ST，即脉冲/控制周期;加速度的单位是Pulse/ST2，即脉冲/控制周期2（ST为控制周期）。

函数返回值：运动库中的大多数函数是整型函数，它们的返回意义如下：0表示函数执行正确;-1表示函数通讯错误。

（2）函数库中可供调用的功能函数主要有：

运动控制卡初始化函数、专用输入信号参数设置函数、运动控制轴初始化函数、轴运动模式设置函数、独立运动和插补运动函数、位置和状态设置函数、I/0口操作函数、错误代码函数等等。

3.2 软件程序框图

图4为上位机程序框图。对于PCI卡，必须先在用户程序中加入：#include “GT200.h”，接着选择project―setting―link，在Object/library modules中输入GT200.lib，然后用户即可在程序中调用动态链接库中的函数[3]。可以实现对运动控制器的初始化，读取控制器的相关信息，设置ADC和DAC的偏移量，设置编码器常数等，运动控制器定时与上位机通讯，向运动控制器指定的地址或地址块写入和读取整型和浮点数据或数据块。

3.3 人机交互界面设计

图5为智能马桶寿命测试控制界面，该系统一共有四个工位，下面对其中各部分的功能进行简要的介绍。

气缸间隔时间设置：根据智能马桶各功能实际情况进行参数设置，单位为s;每个工位各气缸启用控制，单击相应按钮选择“使用”或“不使用”;寿命测试次数设置;测试累计次数显示;启动、停止控制;测试次数复位等等。

点击启动按钮，运动控制卡根据反馈的红外传感器信号，控制伺服电机调整气缸平台到合适的位置，笔式气缸下端到智能马桶控制面板上表面的距离默认为4cm，距离调整好后开始进行寿命测试。通过启用或关闭各气缸的动作，实现对智能马桶控制面板各功能按键的触发;通过设置各气缸动作时间的间隔，实现冲洗、烘干、除臭等功能的有序重复运行;寿命测试的次数实时显示在控制界面上。

4 结语

该寿命测试系统采用“PC+运动控制卡”的开放式硬件结构，可充分利用PC机的丰富资源和运动控制卡强大的实时处理功能。相对采用单片机或DSP等硬件作为控制器的硬件结构来说，本文硬件结构方案可缩短了系统的开发周期，而且保证了系统的稳定性，可为智能马桶生产厂家及检测机构开展产品寿命测试提供可靠数据。

参考文献

[1] 固高公司.GT系列运动控制器用户手册[Z]，2001

[2] 固高公司.GT系列运动控制器编程手册[Z]，2001

[3] 丛爽，李泽湘.实用运动控制技术[M].北京：电子工业出版社，2006