第13卷第2期 智能系统学报 Vol.13 No.2 2018年4月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Apr.2018 D0:10.11992/tis.201611001 网络出版地址：http:/kns.cnki.net/cms/detail/23.1538.TP.20170317.1937.010.html 支持工业以太网接口的激光跟踪仪在线实时测量系统 肖文磊，王翔宇，张鹏飞，赵罡 (北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191) 摘要：激光跟踪仪是常用的大尺寸空间测量设备之一，测量精度高，便携性好，被广泛应用于工业生产过程。目前 激光跟踪仪一般通过第三方软件进行控制，测量数据也通过第三方软件离线处理，具有很大的局限性，无法用于实时 反馈被测对象的空间坐标信息。基于激光跟踪仪提供的底层用户函数(tracker programming interface,TPD),用户可以 自行设计应用程序操作激光跟踪仪。EtherCAT是EC61158现场总线标准之一，具有极高的稳定性和实时性。结合 激光跟踪仪程序开发和EtherCAT从站开发，利用嵌入式系统和EtherCAT从站控制器，从系统的设计到实现.将激 光跟踪仪开发成为一个EtherCAT激光跟踪仪从站，实现了激光跟踪仪在现场工业以太网总线中的在线实时测量，扩 展了其应用领域，最后实验验证了数据实时性达到了预期的100s的周期.并且稳定可靠。 关键词：激光跟踪仪：现场总线：在线；实时；嵌入式系统：自动化控制；激光应用；总线传输 中图分类号：TP271文献标志码：A文章编号：1673-4785(2018)02-0182-07 中文引用格式：肖文磊，王翔宇，张鹏飞，等.支持工业以太网接口的激光跟踪仪在线实时测量系统J.智能系统学报，2018,13(2)： 182-188. 英文引用格式：XIAO Wenlei,WANG Xiangyu,ZHANG Pengfei,,etal.Online real--time measurement system of laser tracker sup- porting interface of industrial ethernet Jl.CAAI transactions on intelligent systems,2018,13(2):182-188. Online real-time measurement system of laser tracker supporting interface of industrial ethernet XIAO Wenlei,WANG Xiangyu,ZHANG Pengfei,ZHAO Gang (School of Mechanical Engineering and Automation,Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing 100191,China) Abstract:Laser tracker is one of the commonly used coordinate measurement machines(CMM)in large space that has good portability and a high precision,thus it is widely used in industrial production process.However,Laser tracker is usually controlled by the third party software and the measurement data are also processed offline by the third party soft- ware,therefore,its application is restrictive and it is hard to feed back the space coordinates of the measured object in real time.Based on tracker programming interface(TPI)provided by the laser tracker providers,users can design cus- tomized applications to operate the laser tracker for meeting the specific requirements.EtherCAT is one of the standard IEC61158 fieldbuses,it has extremely high stability and real-timeness.Combining laser tracker program development with the development of EtherCAT slave station,by using the embedded system and EtherCAT Slave Controller(ESC), this paper proposed a new way from design to implementation that makes laser tracker become a EtherCAT laser track- er slave station,the online real-time measurement of laser tracker in fieldbus was realized and the application field was extended.The experiments verified that the data real-timeness reached the expected 100 ms cycle,it was stable and reli- able. Keywords:laser tracker;fieldbus;on-line;real-time;embedded systems;automation control;laser applications;bus transportation 收稿日期：2016-11-01.网络出版日期：2017-03-17. 随着智能制造概念的提出，柔性更高，精度更 基金项目：北京市科学技术委员会智能制造技术创新与培育项目 高，效率更高的制造设备在工业各领域快速发展， (Z161100001516005). 通信作者：赵罡.E-mail:zhaog@buaa.edu.cn. 搭载多种传感器的工业机器人制造设备被更多地投
DOI: 10.11992/tis.201611001 网络出版地址: http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20170317.1937.010.html 支持工业以太网接口的激光跟踪仪在线实时测量系统 肖文磊，王翔宇，张鹏飞，赵罡 （北京航空航天大学 机械工程及自动化学院，北京 100191） 摘 要：激光跟踪仪是常用的大尺寸空间测量设备之一，测量精度高，便携性好，被广泛应用于工业生产过程。目前 激光跟踪仪一般通过第三方软件进行控制，测量数据也通过第三方软件离线处理，具有很大的局限性，无法用于实时 反馈被测对象的空间坐标信息。基于激光跟踪仪提供的底层用户函数 (tracker programming interface，TPI)，用户可以 自行设计应用程序操作激光跟踪仪。EtherCAT 是 IEC61158 现场总线标准之一，具有极高的稳定性和实时性。结合 激光跟踪仪程序开发和 EtherCAT 从站开发，利用嵌入式系统和 EtherCAT 从站控制器，从系统的设计到实现，将激 光跟踪仪开发成为一个 EtherCAT 激光跟踪仪从站，实现了激光跟踪仪在现场工业以太网总线中的在线实时测量，扩 展了其应用领域，最后实验验证了数据实时性达到了预期的 100 ms 的周期，并且稳定可靠。 关键词：激光跟踪仪；现场总线；在线；实时；嵌入式系统；自动化控制；激光应用；总线传输 中图分类号：TP271 文献标志码：A 文章编号：1673−4785(2018)02−0182−07 中文引用格式：肖文磊, 王翔宇, 张鹏飞, 等. 支持工业以太网接口的激光跟踪仪在线实时测量系统[J]. 智能系统学报, 2018, 13(2): 182–188. 英文引用格式：XIAO Wenlei, WANG Xiangyu, ZHANG Pengfei, et al. Online real-time measurement system of laser tracker supporting interface of industrial ethernet[J]. CAAI transactions on intelligent systems, 2018, 13(2): 182–188. Online real-time measurement system of laser tracker supporting interface of industrial ethernet XIAO Wenlei，WANG Xiangyu，ZHANG Pengfei，ZHAO Gang (School of Mechanical Engineering and Automation, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 100191, China) Abstract: Laser tracker is one of the commonly used coordinate measurement machines(CMM) in large space that has good portability and a high precision, thus it is widely used in industrial production process. However, Laser tracker is usually controlled by the third party software and the measurement data are also processed offline by the third party software, therefore, its application is restrictive and it is hard to feed back the space coordinates of the measured object in real time. Based on tracker programming interface (TPI) provided by the laser tracker providers, users can design customized applications to operate the laser tracker for meeting the specific requirements. EtherCAT is one of the standard IEC61158 fieldbuses, it has extremely high stability and real-timeness. Combining laser tracker program development with the development of EtherCAT slave station, by using the embedded system and EtherCAT Slave Controller (ESC), this paper proposed a new way from design to implementation that makes laser tracker become a EtherCAT laser tracker slave station, the online real-time measurement of laser tracker in fieldbus was realized and the application field was extended. The experiments verified that the data real-timeness reached the expected 100 ms cycle, it was stable and reliable. Keywords: laser tracker; fieldbus; on-line; real-time; embedded systems; automation control; laser applications; bus transportation 随着智能制造概念的提出，柔性更高，精度更 高，效率更高的制造设备在工业各领域快速发展， 搭载多种传感器的工业机器人制造设备被更多地投 收稿日期：2016−11−01. 网络出版日期：2017−03−17. 基金项目：北京市科学技术委员会智能制造技术创新与培育项目 (Z161100001516005). 通信作者：赵罡. E-mail：zhaog@buaa.edu.cn. 第 13 卷第 2 期 智 能 系 统 学 报 Vol.13 No.2 2018 年 4 月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Apr. 2018
第2期 肖文磊，等：支持工业以太网接口的激光跟踪仪在线实时测量系统 ·183· 放到生产当中。然而机器人制造存在刚度不够导致 数据返回给主站供后续制造过程利用。传统的激光 制造精度降低的问题，这要求智能制造系统能够实 跟踪仪通过以太网与计算机相连，并在计算机上利 时对机器人的位姿精确定位来实现修正，同时使不 用第三方提供的商业软件来控制激光跟踪仪完成测 同传感器的数据能够实时地通信。在机器人测量方 量任务。采用得到测量数据后，离线分析处理的方 面，机器人协同测量的技术以及测量数据处理的技 式，不能将数据实时导出。激光跟踪仪提供了底层 术是当前技术的研究难点引。为了在制造过程中 接口函数，为激光跟踪仪的二次开发提供了可能 实时精确地反映机器人状态，多种传感器诸如CCD、 性。为了将激光跟踪仪接入现场以太网总线当中， 激光跟踪仪、激光扫描仪等，都被用到了机器人末 就需要这样一种介质，它既可以通过以太网协议来 端位姿的测量过程中。在文献2]中，作者为了解决测 与激光跟踪仪进行通信，又可以通过一种方式与 量系统自动化程度低，实时性不好的缺陷，提出了 EtherCAT总线进行通信。为了实现这样的功能，本 种基于光电扫描的三维坐标测量系统，该系统虽 文在从站的设计过程中引入了实时嵌人式系统。 然解决了实时的问题却并没有提出总线的概念，无 首先，激光跟踪仪采用TCPP通信协议进行数 法更进一步地实现不同传感器数据的归一化处理： 据传输，因此需要在嵌入式模块中设计相应的网络 在文献[4]中，作者利用线性光源和CCD照相机的 模块来与激光跟踪仪进行通信。本文中选择 方式在实时监视柱面的加工过程，最终实现了制造 DMA9000以太网接口芯片，该芯片采用LQFP48P 过程中的在线测量；在文献[5]中，作者利用视觉传 封装，集成10/100M物理层接口，遵循IEEE802.3 感器替代传统的CMM来对引擎表面的空洞进行测 以太网传输协议，IO读写时间10ns,完全满足系统 量，解决了制造过程中的自动化和在线测量问题； 需求。其次，为了解决嵌人式模块与EtherCAT总 在文献[6]中，作者设计了一种利用视觉传感器和激 线的通信问题，引入了EtherCAT串行通信终端模 光跟踪仪组合测量的白车身质量在线检测系统，提 块EL6021与EtherCAT从站控制器EK1100。EL6021 高了测量系统的柔性，并实现了在线测量，但没有 端子模块是德国倍孚自动化公司生产的一种串行总 研究测量的实时性；在文献[7]中，作者利用两个固 线接口端子模块，通过EL6021端子模块，可以连接 定的激光扫描系统来实时获取工件的关键信息，并 带RS422或RS485接口的设备，这些设备通过耦合 以视觉系统作为辅助，实现了对长度的高速动态测 器与自动化设备通信，其通信通道独立于上一层总 量；在文献[8]中，作者利用CCD照相机监视和校正 线系统，并且可以在全双工或半双工模式下工作， 其通信速率可以达到115.2 Kbaud。配置EL6021 轮轴的磨损，进而对机械加工过程进行补偿；在文 端子模块对象数据字典如表1所示。 献[9]中作者针对机器人在连续运动过程中可能出 现的自身参数变化导致其重复精度下降的问题，提 表1EL6021的CoE设置 Table 1 CoE configuration of EL6021 出了一种主要基于视觉传感器的在线测量和补偿手段。 索引 子索引 名称 标识 设置值 利用视觉的方式对制造过程进行在线检测，是 0X8000 TRUE 种比较直观的方式，通过加以图像处理的算法， 0X01 Enable RTS/CTS RW Enable XON/XOFF 可以得到理想精度的位置测量结果，但是测量结果 0X8000 0X02 RW FALSE supported tx data 需要经过繁琐的算法解析，同时没有强调数据实时 Enable XON/XOFF 0X8000 0X03 RW FALSE 通信的问题。因此本文提出一种更加直接的位置在 supported rx data 线测量方法，并首次将EtherCAT现场工业以太网 Enable Send FIFO 0X8000 0X04 RW FALSE data continuous 总线的概念引入激光跟踪仪的使用过程中，通过嵌 Enable transfer rate 入式模块将激光跟踪仪开发成为EtherCAT从站， 0X8000 0X05 RW TRUE optimization 利用激光跟踪仪这种直接反映被测对象坐标的高精 0X8000 0X11 Baudrate RW 115200 度坐标测量机器来实时检测被测对象的位置，省去 0X8000 0X15 Data frame RW 8NI 了解算坐标的过程，同时可以达到微米级的测量精 Rx buffer full 0X80000X1A RW 0X360 度和优良的实时性能。 notification 系统硬件总体设计 本文为了增强接口的抗干扰能力，使信号经过 电气隔离处理，采用符合R$422协议规范的差分信 本文主要介绍了一种支持工业以太网接口的激 号进行数据的传输，这样就可以实现利用全双工串 光跟踪仪在线实时测量系统的设计与实施方法，实 行通信的方式来读取嵌人式主控芯片中的数据。最 现激光跟踪仪较高频率的在线实时测量，并将测量 后，根据上述的需求来选择嵌入式微处理器芯片
放到生产当中。然而机器人制造存在刚度不够导致 制造精度降低的问题，这要求智能制造系统能够实 时对机器人的位姿精确定位来实现修正，同时使不 同传感器的数据能够实时地通信。在机器人测量方 面，机器人协同测量的技术以及测量数据处理的技 术是当前技术的研究难点[1-3]。为了在制造过程中 实时精确地反映机器人状态，多种传感器诸如 CCD、 激光跟踪仪、激光扫描仪等，都被用到了机器人末 端位姿的测量过程中。在文献[2]中，作者为了解决测 量系统自动化程度低，实时性不好的缺陷，提出了 一种基于光电扫描的三维坐标测量系统，该系统虽 然解决了实时的问题却并没有提出总线的概念，无 法更进一步地实现不同传感器数据的归一化处理； 在文献[4]中，作者利用线性光源和 CCD 照相机的 方式在实时监视柱面的加工过程，最终实现了制造 过程中的在线测量；在文献[5]中，作者利用视觉传 感器替代传统的 CMM 来对引擎表面的空洞进行测 量，解决了制造过程中的自动化和在线测量问题； 在文献[6]中，作者设计了一种利用视觉传感器和激 光跟踪仪组合测量的白车身质量在线检测系统，提 高了测量系统的柔性，并实现了在线测量，但没有 研究测量的实时性；在文献[7]中，作者利用两个固 定的激光扫描系统来实时获取工件的关键信息，并 以视觉系统作为辅助，实现了对长度的高速动态测 量；在文献[8]中，作者利用 CCD 照相机监视和校正 轮轴的磨损，进而对机械加工过程进行补偿；在文 献[9]中作者针对机器人在连续运动过程中可能出 现的自身参数变化导致其重复精度下降的问题，提 出了一种主要基于视觉传感器的在线测量和补偿手段。 利用视觉的方式对制造过程进行在线检测，是 一种比较直观的方式，通过加以图像处理的算法， 可以得到理想精度的位置测量结果，但是测量结果 需要经过繁琐的算法解析，同时没有强调数据实时 通信的问题。因此本文提出一种更加直接的位置在 线测量方法，并首次将 EtherCAT 现场工业以太网 总线的概念引入激光跟踪仪的使用过程中，通过嵌 入式模块将激光跟踪仪开发成为 EtherCAT 从站， 利用激光跟踪仪这种直接反映被测对象坐标的高精 度坐标测量机器来实时检测被测对象的位置，省去 了解算坐标的过程，同时可以达到微米级的测量精 度和优良的实时性能。 1 系统硬件总体设计 本文主要介绍了一种支持工业以太网接口的激 光跟踪仪在线实时测量系统的设计与实施方法，实 现激光跟踪仪较高频率的在线实时测量，并将测量 数据返回给主站供后续制造过程利用。传统的激光 跟踪仪通过以太网与计算机相连，并在计算机上利 用第三方提供的商业软件来控制激光跟踪仪完成测 量任务。采用得到测量数据后，离线分析处理的方 式，不能将数据实时导出。激光跟踪仪提供了底层 接口函数，为激光跟踪仪的二次开发提供了可能 性。为了将激光跟踪仪接入现场以太网总线当中， 就需要这样一种介质，它既可以通过以太网协议来 与激光跟踪仪进行通信，又可以通过一种方式与 EtherCAT 总线进行通信。为了实现这样的功能，本 文在从站的设计过程中引入了实时嵌入式系统。 首先，激光跟踪仪采用 TCP/IP 通信协议进行数 据传输，因此需要在嵌入式模块中设计相应的网络 模块来与激光跟踪仪进行通信。本文中选择 DMA9000 以太网接口芯片，该芯片采用 LQFP-48P 封装，集成 10/100 M 物理层接口，遵循 IEEE802.3 以太网传输协议，IO 读写时间 10 ns，完全满足系统 需求。其次，为了解决嵌入式模块与 EtherCAT 总 线的通信问题，引入了 EtherCAT 串行通信终端模 块 EL6021 与 EtherCAT 从站控制器 EK1100。EL6021 端子模块是德国倍孚自动化公司生产的一种串行总 线接口端子模块，通过 EL6021 端子模块，可以连接 带 RS422 或 RS485 接口的设备，这些设备通过耦合 器与自动化设备通信，其通信通道独立于上一层总 线系统，并且可以在全双工或半双工模式下工作， 其通信速率可以达到 115.2 Kbaud。配置 EL6021 端子模块对象数据字典如表 1 所示。 表 1 EL6021 的 CoE 设置 Table 1 CoE configuration of EL6021 索引 子索引 名称 标识 设置值 0X8000 0X01 Enable RTS/CTS RW TRUE 0X8000 0X02 Enable XON/XOFF supported tx data RW FALSE 0X8000 0X03 Enable XON/XOFF supported rx data RW FALSE 0X8000 0X04 Enable Send FIFO data continuous RW FALSE 0X8000 0X05 Enable transfer rate optimization RW TRUE 0X8000 0X11 Baudrate RW 115200 0X8000 0X15 Data frame RW 8N1 0X8000 0X1A Rx buffer full notification RW 0X360 本文为了增强接口的抗干扰能力，使信号经过 电气隔离处理，采用符合 RS422 协议规范的差分信 号进行数据的传输，这样就可以实现利用全双工串 行通信的方式来读取嵌入式主控芯片中的数据。最 后，根据上述的需求来选择嵌入式微处理器芯片， 第 2 期 肖文磊，等：支持工业以太网接口的激光跟踪仪在线实时测量系统 ·183·
·184· 智能系统学报 第13卷 最终选择了Cortex-M3架构的32位嵌入式微处理 以太网首部 P首部 TCP首部 用户数据 以太网尾部 器STM32F103ZE。该处理器具备优异的实时性 (14byte) (20byte) (20byte) (6-1460byte) (4byte) 能，集成整合性高，并且可以满足网络通信和串口 通信的需求。最终系统的总体设计如图1所示。其 激光跟踪仪 激光跟踪仪 数据首部 数据报文 中微处理器与EL6021间的通信通过RS422芯片处 (8byte) (0-1452byte) 理，采用全双工RS422模式，微处理器与激光跟踪 图2激光跟踪仪数据报文 仪的通信通过DMA9000芯片，采用标准的以太网 Fig.2 Laser tracker data frame 协议进行通信。 开始 微处理器 微处理器初始化 个 主站数据处理线 激光跟踪仪数据处 程初始化 ED线程初始化 理线程初始化 DMA9000 STM32芯片 激光跟 芯片 踪仪 等待主站报文 等待激光跟踪仪报文 <是否收到指令 EL6021模块 嵌入式模块 Y 是否收到报文 EK1100模块 解析主站数据报文 Y N根据报文向激光跟 解析薇光跟 是否退 踪仪发出对应指令 踪仪数据 EtherCAT总线数据流 删除所有线程 将数据通过端子模 图1系统总体设计结构 结束 块发送给主站 Fig.1 General system structure 图3嵌入式程序工作流程 2系统软件设计 Fig.3 Embedded system program flow chart 其次，微处理器与EtherCAT串行通信终端 系统软件部分主要解决EtherCAT激光跟踪仪 EL6021之间的通信采用标准的Modbus协议进行 从站模块三端的通信问题：1)从站与激光跟踪仪之 全双工串行通信。格式如图4所示，包含激光跟踪 间的通信；2)嵌入式微处理器与EtherCAT从站控 仪站号，指令的功能码，报文字节数，指令参数以及 制模块的通信；3)EtherCAT从站与EtherCAT主站 16位循环冗余校验码(CRC)。在这个过程中，主站 之间的通信。 向从站控制器EK1100发出相应的指令，接着从站 首先，从站与激光跟踪仪之间的通信通过发送 根据主站发出的指令，生成相应的Modbus报文并 和解析激光跟踪仪数据报文的方式，来实现从站对 通过EL6021端子模块将报文传送到嵌入式微处理 激光跟踪仪的完全控制以及从站读取激光跟踪仪返 器，微处理器对报文进行解析之后做出对应指令 回的数据报文。激光跟踪仪数据报文结构如图2所 的响应，生成相应的以太网数据报文发送给激光跟 示。采用Socket网络编程实现从站模块与激光跟 踪仪。 踪仪的TCPP连接，按照激光跟踪仪接口函数中的 站号 功能码 字节数 循环冗余校划验 数据格式对发送数据进行打包处理以及对激光跟踪 (1byte) (1byte) (1byte) 用户数据 (2byte) 仪返回数据进行解包处理。在微处理器程序中，将 指令编号 激光跟踪仪的所有指令根据其数据格式写成不同的 (1byte) 参数 接口函数，处理器通过解析EL6021端子发送的 图4 Modbus数据帧 Modbus数据报文来调用相应的接口函数，再通过 Fig.4 Modbus data frame 以太网协议将指令发送给激光跟踪仪。在本软件设 最后，EtherCAT从站与EtherCAT主站之间的 计中，通过将激光跟踪仪所有的指令进行编号的方 通信通过EK1100完成。根据通信的实时性要求， 式，简化程序的处理过程。程序流程如图3所示。 采用过程数据处理的方式(process data object, 当嵌入式微处理器解析激光跟踪仪返回数据以后， PDO)来处理激光跟踪仪从站所发回的数据报文。 会立即实时地将数据按照Modbus报文格式经过 在PLC程序中建立变量与过程数据字典对象的一 EL6021端子模块发送给从站，以供主站实时扫描从 一映射关系，如表2所示。通过在主站中进行PLC 站获取激光跟踪仪返回的数据。 编程，在主站中生成Modbus报文发送到从站当中
最终选择了 Cortex-M3 架构的 32 位嵌入式微处理 器 STM32F103ZE。该处理器具备优异的实时性 能，集成整合性高，并且 可以满足网络通信和串口 通信的需求。最终系统的总体设计如图 1 所示。其 中微处理器与 EL6021间的通信通过 RS422 芯片处 理，采用全双工 RS422模式，微处理器与激光跟踪 仪的通信通过 DMA9000芯片，采用标准的以太网 协议进行通信。 STM32㟛❳ DMA9000 㟛❳ ᓚะ⤲ஔ EL6021Ὅಃ EK1100Ὅಃ 䌋اٴ12 䍖Ж EtherCATᕧ㏫ᢚ≭ ቸڑᐻὍಃ 图 1 系统总体设计结构 Fig. 1 General system structure 2 系统软件设计 系统软件部分主要解决 EtherCAT 激光跟踪仪 从站模块三端的通信问题：1) 从站与激光跟踪仪之 间的通信；2) 嵌入式微处理器与 EtherCAT 从站控 制模块的通信；3)EtherCAT 从站与 EtherCAT 主站 之间的通信。 首先，从站与激光跟踪仪之间的通信通过发送 和解析激光跟踪仪数据报文的方式，来实现从站对 激光跟踪仪的完全控制以及从站读取激光跟踪仪返 回的数据报文。激光跟踪仪数据报文结构如图 2 所 示。采用 Socket 网络编程实现从站模块与激光跟 踪仪的 TCP/IP 连接，按照激光跟踪仪接口函数中的 数据格式对发送数据进行打包处理以及对激光跟踪 仪返回数据进行解包处理。在微处理器程序中，将 激光跟踪仪的所有指令根据其数据格式写成不同的 接口函数，处理器通过解析 EL6021 端子发送的 Modbus 数据报文来调用相应的接口函数，再通过 以太网协议将指令发送给激光跟踪仪。在本软件设 计中，通过将激光跟踪仪所有的指令进行编号的方 式，简化程序的处理过程。程序流程如图 3 所示。 当嵌入式微处理器解析激光跟踪仪返回数据以后， 会立即实时地将数据按照 Modbus 报文格式经过 EL6021 端子模块发送给从站，以供主站实时扫描从 站获取激光跟踪仪返回的数据。 Б๖㑽仂䘔 (14byte) IP仂䘔 (20byte) TCP仂䘔 (20byte) ⩔ᝣᢚ (6-1460byte) Б๖㑽ᅪ䘔 (4byte) 䌋䍖Жاٴ12 ᢚ仂䘔 (8byte) 䌋䍖Жاٴ12 ᢚ៑᪳ (0-1 452byte) 图 2 激光跟踪仪数据报文 Fig. 2 Laser tracker data frame ᓚะ⤲ஔ݉ࡂ ⓬اٴ䌋䍖Жᢚะ ࡂ݉弋㏫⤲ ͧ々ᢚะ⤲㏫ ࡂ݉弋LED㏫ ࡂ݉弋 ふᒱͧ々៑᪳ ふᒱ⓬اٴ䌋䍖Ж៑᪳ ᭛॒ᩢݜᠳА ᭛॒ᩢݜ ᪳៑㼏ͧ々ᢚ៑᪳ 㼏⓬اٴ䌋 䍖Жᢚ ᄲᢚ䕆䓳〛ၼὍ ಃࣽ䔭㐅ͧ々 ᭛॒䔬ܦ ᵥᢚ៑᪳ऽ⓬اٴ䌋 䍖ЖܦࣽᄥᏀᠳА 弋䮐ᝬᰵ㏫ ㏿ ᐬ N N N Y Y Y 图 3 嵌入式程序工作流程 Fig. 3 Embedded system program flow chart 其次，微处理器与 EtherCAT 串行通信终端 EL6021 之间的通信采用标准的 Modbus 协议进行 全双工串行通信。格式如图 4 所示，包含激光跟踪 仪站号，指令的功能码，报文字节数，指令参数以及 16 位循环冗余校验码 (CRC)。在这个过程中，主站 向从站控制器 EK1100 发出相应的指令，接着从站 根据主站发出的指令，生成相应的 Modbus 报文并 通过 EL6021 端子模块将报文传送到嵌入式微处理 器，微处理器对报文进行解析之后做出对应指令 的响应，生成相应的以太网数据报文发送给激光跟 踪仪。 々ण (1byte) ⴭ㘩ߋ (1byte) ႃ㞮 (1byte) ⩔ᝣᢚ ᓖ⣛ۃ҅ᵍ侸 (2 byte) ᠳА㑂ण ࣮ (1byte( 图 4 Modbus 数据帧 Fig. 4 Modbus data frame 最后，EtherCAT 从站与 EtherCAT 主站之间的 通信通过 EK1100 完成。根据通信的实时性要求， 采用过程数据处理的方式 (process data object, PDO) 来处理激光跟踪仪从站所发回的数据报文。 在 PLC 程序中建立变量与过程数据字典对象的一 一映射关系，如表 2 所示。通过在主站中进行 PLC 编程，在主站中生成 Modbus 报文发送到从站当中， ·184· 智 能 系 统 学 报 第 13 卷
第2期 肖文磊，等：支持工业以太网接口的激光跟踪仪在线实时测量系统 ·185· 并通过EL6021端子模块将报文最终发送到嵌入式 种状态的结束会通过给变量nState赋值的方式来 微处理器内存当中。此外，主站还需要不断地扫描 迫使程序进入下一种状态从而实现了3种状态之间 从站中的过程数据，来实时刷新激光跟踪仪的状态 的循环执行。同时，为了实现每一次主站操作只发 数据。为了实现这一功能，在主站中建立了两个任 送对应指令一次的模式，程序设计了指令发送确认 务，其中一个用于前台的数据发送和接收，即从站 变量Com Confirm以及指令计数器变量Com Counter,. 与从站设备激光跟踪仪，另外一个用于后台的数据 通过设计条件语句保证每个指令在主站一次操作中 交换，即主站与从站之间的数据交换。后台的通信 只被执行一次，其对应的条件如表3所示。 程序主要通过调用COMportControl MASTER函数 来实现。前台的程序需要实现串行通信数据的收发 nState置o 功能，。要在不断循环的PLC程序中实现这一功 数据发送 nState+1 等待延时nState+-l 数据接收 能并考虑到之后使用的便利性，本文采用状态机的 nState=0 nState=1 nState=2 方式来实现这一功能，如图5所示。在程序中给串 图5主站程序状态机 行通信定义了3种状态，即发送、延时和接收。每 Fig.5 Master program state machine 表2数据字典映射关系 Table 2 Object data dictionary mapping 对象字典内容 映射变量 对象字典内容 映射变量 Data In 0 COMinMaster.D[0] Data Out 0 COMoutMaster.D[O] Data In 1 COMinMaster.D[1] Data Out 1 COMoutMaster.D[1] Data In 2 COMinMaster.D[2] Data Out 2 COMoutMaster.D[2] Data In3 COMinMaster.D[3] Data Out 3 COMoutMaster.D[3] Data In 21 COMinMaster.D[21] Data Out 21 COMoutMaster.D[21] 表3发送指令判断条件 Table 3 Judgment for sending command Com_Confirm转换(BOOL) Com_Counter状态转换 Com Confirm (BOOL) Com Counter(NT)是否发送(BOOL) FALSE->TRUE 从0开始计数 TRUE 1 TRUE FALSE->TRUE 从0开始计数 TRUE 其他 FALSE TRUE->FALSE 计数器归0 FALSE 0 FALSE 50250W■ 2000/ 解决了各个模块之间的通信问题之后，需要对 激光跟踪仪的数据传输最小周期进行测定，以满足 数据处理的实时性要求。激光跟踪仪数据传输周期 的测定实验通过示波器进行测定，如图6所示。每 当激光跟踪仪回传一次测量结果，就将微处理器的 一个IO进行翻转，通过逐渐缩短激光跟踪仪数据 数据传输周期的方式来寻找编程可以实现的最小数 据传输周期，最终测定结果为100ms,可以满足较 高频率测量的要求。 一当前可达最小通信周期100 根据数据传输的最小周期，就可以进行后续的 图6激光跟踪仪周期测量 应用程序开发。如图7所示，应用程序需要在100s Fig.6 Laser Tracker cycle measurement 的数据周期内，完成对激光跟踪仪数据报文的解 经过对两端通信的逻辑关系确定之后，从站应 析，对数据的简单处理，然后将数据通过串口发送 用程序工作流程如图8所示。系统将所有的接收发 给从站控制器并留有一定的时间余量。这就要求在 送任务均做了最简化处理，来缩短程序处理数据的 设计的过程中，应该提高应用程序的执行速度。 时间以尽可能地满足实时性能要求。同时，系统运
并通过 EL6021 端子模块将报文最终发送到嵌入式 微处理器内存当中。此外，主站还需要不断地扫描 从站中的过程数据，来实时刷新激光跟踪仪的状态 数据。为了实现这一功能，在主站中建立了两个任 务，其中一个用于前台的数据发送和接收，即从站 与从站设备激光跟踪仪，另外一个用于后台的数据 交换，即主站与从站之间的数据交换。后台的通信 程序主要通过调用 COMportControl_MASTER 函数 来实现。前台的程序需要实现串行通信数据的收发 功能[10]。要在不断循环的 PLC 程序中实现这一功 能并考虑到之后使用的便利性，本文采用状态机的 方式来实现这一功能，如图 5 所示。在程序中给串 行通信定义了 3 种状态，即发送、延时和接收。每 一种状态的结束会通过给变量 nState 赋值的方式来 迫使程序进入下一种状态从而实现了 3 种状态之间 的循环执行。同时，为了实现每一次主站操作只发 送对应指令一次的模式，程序设计了指令发送确认 变量 Com_Confirm 以及指令计数器变量 Com_Counter， 通过设计条件语句保证每个指令在主站一次操作中 只被执行一次，其对应的条件如表 3 所示。 ᮠᦞਁ䘱 nState=0 ㅹᖵᔦᰦ nState=1 ᮠᦞ᧕᭦ nState=2 nState+1 nState+1 nState㖞0 图 5 主站程序状态机 Fig. 5 Master program state machine 表 2 数据字典映射关系 Table 2 Object data dictionary mapping 对象字典内容 映射变量 对象字典内容 映射变量 Data In 0 COMinMaster.D[0] Data Out 0 COMoutMaster.D[0] Data In 1 COMinMaster.D[1] Data Out 1 COMoutMaster.D[1] Data In 2 COMinMaster.D[2] Data Out 2 COMoutMaster.D[2] Data In 3 COMinMaster.D[3] Data Out 3 COMoutMaster.D[3] . . . . . . . . . . . . Data In 21 COMinMaster.D[21] Data Out 21 COMoutMaster.D[21] 表 3 发送指令判断条件 Table 3 Judgment for sending command Com_Confirm 转换 (BOOL) Com_Counter 状态转换 Com_Confirm (BOOL) Com_Counter (INT) 是否发送 (BOOL) FALSE ->TRUE 从 0 开始计数 TRUE 1 TRUE FALSE ->TRUE 从 0 开始计数 TRUE 其他 FALSE TRUE->FALSE 计数器归 0 FALSE 0 FALSE 解决了各个模块之间的通信问题之后，需要对 激光跟踪仪的数据传输最小周期进行测定，以满足 数据处理的实时性要求。激光跟踪仪数据传输周期 的测定实验通过示波器进行测定，如图 6 所示。每 当激光跟踪仪回传一次测量结果，就将微处理器的 一个 IO 进行翻转，通过逐渐缩短激光跟踪仪数据 数据传输周期的方式来寻找编程可以实现的最小数 据传输周期，最终测定结果为 100 ms，可以满足较 高频率测量的要求。 根据数据传输的最小周期，就可以进行后续的 应用程序开发。如图 7 所示，应用程序需要在 100 ms 的数据周期内，完成对激光跟踪仪数据报文的解 析，对数据的简单处理，然后将数据通过串口发送 给从站控制器并留有一定的时间余量。这就要求在 设计的过程中，应该提高应用程序的执行速度。 ᑿݹछ䓪ᰬᄻ䕆ԍঔ100 图 6 激光跟踪仪周期测量 Fig. 6 Laser Tracker cycle measurement 经过对两端通信的逻辑关系确定之后，从站应 用程序工作流程如图 8 所示。系统将所有的接收发 送任务均做了最简化处理，来缩短程序处理数据的 时间以尽可能地满足实时性能要求。同时，系统运 第 2 期 肖文磊，等：支持工业以太网接口的激光跟踪仪在线实时测量系统 ·185·
·186· 智能系统学报 第13卷 行在RT-Thread实时操作系统上，这又从另一方面 通过执行该应用程序，可以建立从站与激光跟 提高了程序运行的实时性，通过在系统内部创建了 踪仪之间的连接，配置激光跟踪仪测量所需要的各 激光跟踪仪数据接收和处理线程，主站数据接收和 种参数，包括选定测量模式，补偿模式等。完成所 处理线程，以及用于状态指示的LED线程，可以使 有必须的配置之后，再通过应用程序向激光跟踪仪 嵌入式程序稳定可靠的运行。 发送开始测量指令，之后应用程序进入接收工作模 块，并且实时将接收到的数据在要求时间内通过串 行通信的方式发送到从站控制器供主站实时扫描 利用。 +数据接收一+数据处理数据发送一 3实验测试 激光跟踪仪数据传输周期 应用程序的实验被测量对象为KUKA机器人， (100ms) 该机器人用于复杂零件的增减材制造，如图9所 图7应用程序实时性要求 示。实验过程中机器人运行速度为30%，通过自带 Fig.7 Program real-time requirement 示波器功能将激光跟踪仪返回坐标测量数据连接到 示波器当中，可以执行监视数值的实时显示。 从站等待激光跟踪仪 开始○ 返回数据报文 从站程序启动 是否收到 N 返回数据 从站等待主站指令 从站处理激光跟踪仪返回数据 <是否收到指令 N 从站将处理后的数据发送到主站 Y 主站接收数据 从站处理主站指令 趸否退油 从站根据主站指令向激 应用程序 图9实验测试环境 光跟踪仪发出响应指令 Y Fig.9 Experimental environment 应用程序关闭 测量结果如图10所示，分别监视了被测量机器 结束 人末端的3个坐标数值(X,Y,Z,通过观察数据的 周期性变化，验证系统的可行性。局部放大后，根 图8应用程序流程 Fig.8 Application flow chart 据阶梯形周期性变化规律，可以得到数据刷新的周 期为100ms,与激光跟踪仪返回数据的周期完全匹 3个线程的关系如表4所示，其中激光跟踪仪 配，同时，通过将示波器数据导出对具体的数据信 数据接收和处理线程和主站数据接收和处理线程具 息进行分析。部分△T导出数据整理后如表5和图 备相同的优先级，两者采用时间片轮转的方式进行 11所示，表5和图11示意了图10所示示波器中经 交替运行，确保两端通信的可靠性，LED灯线程具 过整理后的原始数据。其中，表5中主站数据时间 备低于前两者的优先级，主要用于指示程序是否正 戳由主站自动标记，从站数据时间戳由解析激光跟 常运行。采用这种工作模式，有利于提高软件运行 踪仪返回数据报文获得，从图表中也可以看出，两 效率和响应的实时性，同时使应用程序层次清晰， 者匹配良好，达到了预期的100ms的反馈周期，达 各个模块之间不会出现过多的耦合，从而降低了程 到了预期的实时性能。 序卡死的情况，提高了执行的效率。 表4线程主要配置参数 Table 4 Thread configurations 线程名称 优先级轮转时间片线程任务堆栈 跟踪仪数据处理线程 10 10 1024 主站数据处理线程 10 10 1024 LED指示线程 20 5 256 图10示波器实验结果 Fig.10 Experimental result of scope view
行在 RT-Thread 实时操作系统上，这又从另一方面 提高了程序运行的实时性，通过在系统内部创建了 激光跟踪仪数据接收和处理线程，主站数据接收和 处理线程，以及用于状态指示的 LED 线程，可以使 嵌入式程序稳定可靠的运行。 ⓬اٴ䌋䍖Жᢚь䒿ঔ （100 ms） ᢚᣑᩢ ᢚะ⤲ ᢚࣽ䔭 ΔT 图 7 应用程序实时性要求 Fig. 7 Program real-time requirement Ϻ々⼷Ꮋज़ߔ ᐬ Ϻ々ふᒱͧ々ᠳА ᭛॒ᩢݜᠳА Ϻ々ะ⤲ͧ々ᠳА Y N Ϻ々ᵥᢚͧ々ᠳАऽ⓬ ৹ᏀᠳАܦࣽ䌋䍖Жاٴ Ϻ々ふᒱ⓬اٴ䌋䍖Ж 䔀ఊᢚ៑᪳ ݜᩢ॒᭛ 䔀ఊᢚ Ϻ々ะ⤲⓬اٴ䌋䍖Ж䔀ఊᢚ : N Ϻ々ᄲะ⤲ऺ⮰ᢚࣽ䔭ݜu々 ͧ々ᣑᩢᢚ ᭛॒䔬ܦ Ꮐ⩔⼷Ꮋ Ꮐ⩔⼷Ꮋڟ䬙 ㏿ / : 图 8 应用程序流程 Fig. 8 Application flow chart 3 个线程的关系如表 4 所示，其中激光跟踪仪 数据接收和处理线程和主站数据接收和处理线程具 备相同的优先级，两者采用时间片轮转的方式进行 交替运行，确保两端通信的可靠性，LED 灯线程具 备低于前两者的优先级，主要用于指示程序是否正 常运行。采用这种工作模式，有利于提高软件运行 效率和响应的实时性，同时使应用程序层次清晰， 各个模块之间不会出现过多的耦合，从而降低了程 序卡死的情况，提高了执行的效率[11]。 表 4 线程主要配置参数 Table 4 Thread configurations 线程名称 优先级 轮转时间片 线程任务堆栈 跟踪仪数据处理线程 10 10 1 024 主站数据处理线程 10 10 1 024 LED 指示线程 20 5 256 通过执行该应用程序，可以建立从站与激光跟 踪仪之间的连接，配置激光跟踪仪测量所需要的各 种参数，包括选定测量模式，补偿模式等。完成所 有必须的配置之后，再通过应用程序向激光跟踪仪 发送开始测量指令，之后应用程序进入接收工作模 块，并且实时将接收到的数据在要求时间内通过串 行通信的方式发送到从站控制器供主站实时扫描 利用。 3 实验测试 应用程序的实验被测量对象为 KUKA 机器人， 该机器人用于复杂零件的增减材制造，如图 9 所 示。实验过程中机器人运行速度为 30%，通过自带 示波器功能将激光跟踪仪返回坐标测量数据连接到 示波器当中，可以执行监视数值的实时显示。 图 9 实验测试环境 Fig. 9 Experimental environment 测量结果如图 10 所示，分别监视了被测量机器 人末端的 3 个坐标数值 (X, Y, Z)，通过观察数据的 周期性变化，验证系统的可行性。局部放大后，根 据阶梯形周期性变化规律，可以得到数据刷新的周 期为 100 ms，与激光跟踪仪返回数据的周期完全匹 配，同时，通过将示波器数据导出对具体的数据信 息进行分析。部分 ΔT 导出数据整理后如表 5 和图 11 所示，表 5 和图 11 示意了图 10 所示示波器中经 过整理后的原始数据。其中，表 5 中主站数据时间 戳由主站自动标记，从站数据时间戳由解析激光跟 踪仪返回数据报文获得，从图表中也可以看出，两 者匹配良好，达到了预期的 100 ms 的反馈周期，达 到了预期的实时性能。 X Y Z 图 10 示波器实验结果 Fig. 10 Experimental result of scope view ·186· 智 能 系 统 学 报 第 13 卷
第2期 肖文磊，等：支持工业以太网接口的激光跟踪仪在线实时测量系统 ·187· 表5示波器导出数据整理 术研究现状及发展趋势).机械科学与技术，2014,33(12)： Table 5 Scope exported data collation 1818-1825 主站 从站 LI Mingfu,MA Jianhua,ZHANG Yuyan.The state and de- X/mm Y/mm Z/mm 时间ms 时间/ms velopment tendency of the space coordinate measuring tech- 7355 700 -2690.327 2948.806 282.166 nology via robots[J.Mechanical science and technology for 7455 800 -2690.019 2949.785 284.234 aerospace engineering,2014,33(12):1818-1825. [2]端木琼，杨学友，邾继贵，等.基于光电扫描的三维坐标测 7555 900 -2689.710 2950.772 286.325 量系统.红外与激光工程，2011.40(10)：2014-2019. 7655 1000 -2689.397 2951.768288.424 DUANMU Qiong,YANG Xueyou,ZHU Jigui,et al.3D co- 7755 1100 -2688.7802953.738 292.554 ordinate measurement system based on optoelectronic scan- 7855 1200 -2688.469 2954.722 294.600 ning[J].Infrared and laser engineering,2011,40(10): 7955 1300 -2688.159 2955.711 296.655 2014-2019. 8055 [3)]隋少春，楚王伟，李卫东.数控加工在线测量技术应用探 1400 -2687.842 2956.724 298.734 讨).航空制造技术，2010(22：44-46. 8155 1500 -2687.5262957.733 300.788 SUI Shaochun,CHU Wangwei,LI Weidong.Application of 8255 1600 -2687.2012958.755302.868 on-line measurement technology in NC machining process 8355 1700 -2686.8842959.774304.944 [J].Aeronautical manufacturing technology,2010(22): 8455 1800 -2686.564 2960.797307.004 44-46. [4]YIN Peng,SUN Changku,WANG Peng,et al.Online meas- urement system for the surface inclination of metal work- pieces[Cl//International Conference on Optical Instruments x10 50 and Technology.Beijing,China:SPIE,2013:90460Q. [5]SHI Yongqiang,SUN Changku,MA Yukun,et al.High- 0 precision automatic online measurement system of engine block top surface holes[J].Optical engineering,2012,51(5) ×10 53604 310 3s26026726 [6]GUO Yin,YANG Xueyou,LIU Changjie,et al.Flexible co- 269 295 ordinate measurement system based on robot for industries[C 27029 ×10 Proceedings of the 5h International Symposium on Ad- 图11示波器导出数据绘图 vanced Optical Manufacturing and Testing Technologies. Fig.11 Drawing of the exported data from scope Dalian,China:SPIE,2010:76567D [7]GUO Yongcai,ZHOU Sen,GAO Chao.Development of a 4结束语 novel high-speed dynamic length measurement system for mobile and large-scale cylinder workpiece[J].Proceedings 本文详细阐述了一种激光跟踪仪在线实时测量 of the institution of mechanical engineers,part B:journal of 系统的设计和实现方法。通过利用嵌入式模块和 engineering manufacture,2014,229(5):823-834. EtherCAT从站控制器模块，将激光跟踪仪开发成为 [8]CHEN jiang,WU Kaihua.CCD calibration method for 了一种工业以太网总线的从站，使其支持了工业以 wheel set wear online measurement[C]//Optical Metrology 太网接口，实现了将激光跟踪仪接入现场总线，并 and Inspection for Industrial Applications.Beijing,China: 且实时的把测量数据发送到总线当中的功能。从系 SPIE.20107855:785521 统硬件的选择到软件系统的开发都做了详尽的阐 [9]LIU Changjie,ZHANG Zhongkai,CHEN Yiwei.A method 述，并且通过实验测试了系统的可靠性。通过实验 of robot parameters rapid error compensation for online 证明了系统达到了预期的100ms的反馈周期，并且 flexible measurement system[Cl//Proceedings of the 4th In- ternational Seminar on Modern Cutting and Measuring En- 具备理想的数据精度，可以将系统应用于一些需要 gineering.Beijing,China:SPIE,2011,7997:79971F. 在线测量的制造过程当中，从而拓展了激光跟踪仪 [1O]单春荣，刘艳强，郇极.工业以太网现场总线EtherCAT 的使用范围。 及驱动程序设计).制造业自动化，2007,29(11)少：79-82. 参考文献： SHAN Chunrong,LIU Yanqiang,HUA Ji.EtherCAT-in- dustrial Ethernet fieldbus and its driver design[J].Manu- []李明富，马建华，张玉彦.基于机器人的空间坐标测量技 facturing automation,2007,29(11):79-82
表 5 示波器导出数据整理 Table 5 Scope exported data collation 主站 时间/ms 从站 时间/ms X/mm Y/mm Z/mm 7 355 700 –2 690.327 2 948.806 282.166 7 455 800 –2 690.019 2 949.785 284.234 7 555 900 –2 689.710 2 950.772 286.325 7 655 1 000 –2 689.397 2 951.768 288.424 7 755 1 100 –2 688.780 2 953.738 292.554 7 855 1 200 –2 688.469 2 954.722 294.600 7 955 1 300 –2 688.159 2 955.711 296.655 8 055 1 400 –2 687.842 2 956.724 298.734 8 155 1 500 –2 687.526 2 957.733 300.788 8 255 1 600 –2 687.201 2 958.755 302.868 8 355 1 700 –2 686.884 2 959.774 304.944 8 455 1 800 –2 686.564 2 960.797 307.004 50 45 40 35 30 25 265 266 267 268 269 270 290 295 300 310 305 Z X Y ×10 ×10 ×10 图 11 示波器导出数据绘图 Fig. 11 Drawing of the exported data from scope 4 结束语 本文详细阐述了一种激光跟踪仪在线实时测量 系统的设计和实现方法。通过利用嵌入式模块和 EtherCAT 从站控制器模块，将激光跟踪仪开发成为 了一种工业以太网总线的从站，使其支持了工业以 太网接口，实现了将激光跟踪仪接入现场总线，并 且实时的把测量数据发送到总线当中的功能。从系 统硬件的选择到软件系统的开发都做了详尽的阐 述，并且通过实验测试了系统的可靠性。通过实验 证明了系统达到了预期的 100 ms 的反馈周期，并且 具备理想的数据精度，可以将系统应用于一些需要 在线测量的制造过程当中，从而拓展了激光跟踪仪 的使用范围。 参考文献： [1] 李明富, 马建华, 张玉彦. 基于机器人的空间坐标测量技 术研究现状及发展趋势[J]. 机械科学与技术, 2014, 33(12): 1818–1825. LI Mingfu, MA Jianhua, ZHANG Yuyan. The state and development tendency of the space coordinate measuring technology via robots[J]. Mechanical science and technology for aerospace engineering, 2014, 33(12): 1818–1825. 端木琼, 杨学友, 邾继贵, 等. 基于光电扫描的三维坐标测 量系统[J]. 红外与激光工程, 2011, 40(10): 2014–2019. DUANMU Qiong, YANG Xueyou, ZHU Jigui, et al. 3D coordinate measurement system based on optoelectronic scanning[J]. Infrared and laser engineering, 2011, 40(10): 2014–2019. [2] 隋少春, 楚王伟, 李卫东. 数控加工在线测量技术应用探 讨[J]. 航空制造技术, 2010(22): 44–46. SUI Shaochun, CHU Wangwei, LI Weidong. Application of on-line measurement technology in NC machining process [J]. Aeronautical manufacturing technology, 2010(22): 44–46. [3] YIN Peng, SUN Changku, WANG Peng, et al. Online measurement system for the surface inclination of metal workpieces[C]//International Conference on Optical Instruments and Technology. Beijing, China: SPIE, 2013: 90460Q. [4] SHI Yongqiang, SUN Changku, MA Yukun, et al. Highprecision automatic online measurement system of engine block top surface holes[J]. Optical engineering, 2012, 51(5): 53604. [5] GUO Yin, YANG Xueyou, LIU Changjie, et al. Flexible coordinate measurement system based on robot for industries[C]// Proceedings of the 5th International Symposium on Advanced Optical Manufacturing and Testing Technologies. Dalian, China: SPIE, 2010: 76567D. [6] GUO Yongcai, ZHOU Sen, GAO Chao. Development of a novel high-speed dynamic length measurement system for mobile and large-scale cylinder workpiece[J]. Proceedings of the institution of mechanical engineers, part B: journal of engineering manufacture, 2014, 229(5): 823–834. [7] CHEN jiang, WU Kaihua. CCD calibration method for wheel set wear online measurement[C]//Optical Metrology and Inspection for Industrial Applications. Beijing, China: SPIE, 2010, 7855: 785521. [8] LIU Changjie, ZHANG Zhongkai, CHEN Yiwei. A method of robot parameters rapid error compensation for online flexible measurement system[C]//Proceedings of the 4th International Seminar on Modern Cutting and Measuring Engineering. Beijing, China: SPIE, 2011, 7997: 79971F. [9] 单春荣, 刘艳强, 郇极. 工业以太网现场总线 EtherCAT 及驱动程序设计[J]. 制造业自动化, 2007, 29(11): 79–82. SHAN Chunrong, LIU Yanqiang, HUA Ji. EtherCAT-industrial Ethernet fieldbus and its driver design[J]. Manufacturing automation, 2007, 29(11): 79–82. [10] 第 2 期 肖文磊，等：支持工业以太网接口的激光跟踪仪在线实时测量系统 ·187·
·188· 智能系统学报 第13卷 [II】马军贤，周侗，杨志家，等.EtherCAT从站的设计与实现 王翔宇，男，1991年生，硕士研究 [).自动化与仪表，2011,36(8：37-40 生，主要研究方向为自动化测量。 MA Junxian,ZHOU Tong,YANG Zhijia,et al.Design and implementation of EtherCAT slave[J].Automation and in- strumentation,2011,36(8):37-40. 作者简介： 肖文磊，男，1984年生，讲师，博 张鹏飞，男，1990年生，博士研究 士，主要研究方向为虚拟现实、数控系 生，主要研究方向为自动化测量、机器 统、精密运动控制。参与自然科学基 人学，参与国家“863”、973”计划及发 金与国家实验室重大专项数项，发表 动机专项多项。 SCI检索论文4篇，E检索论文10余篇。 第三届EEE云计算与大数据分析国际会议 2018 the 3rd IEEE International Conference on Cloud Computing and Big Data Analysis April 20-22,2018/Chengdu,China Cloud computing and Big Data Analysis is a very hot topic in recent years,as well as a very important technology. By the advent of Big Data,cloud computing as the representative of technological innovation,it will set off a wave of reform in many areas,and will gradually create more value for human.Based on the success of ICCCBDA 2016 and 2017,2018 the 3rd IEEE International Conference on Cloud Computing and Big Data Analysis(ICCCBDA 2018)will be held during April 20-22,2018 at Xihua University in Chengdu,China.ICCCBDA 2018 is one of the leading interna- tional conferences for presenting novel and fundamental advances in the fields of Cloud Computing and Big Data Ana- lysis.It also serves to foster communication among researchers and practitioners working in a wide variety of scientific areas with a common interest in improving Cloud Computing and Big Data Analysis related techniques.ICCCBDA is co-hosted by Sichuan Institue of Electronics,Xihua University,Southwest Jiaotong University and IEEE. ICCCBDA-2018 Service Department The secretary of ICCCBDA 2018 will collect your paper contributions and respond to your queries.If you have any questions,please feel free to contact the conference secretary. Conference Secretary:Ms.Jenny Y.Zhou Tel:+86-28-86527868 Email:icccbda@young.ac.cn
马军贤, 周侗, 杨志家, 等. EtherCAT 从站的设计与实现 [J]. 自动化与仪表, 2011, 36(8): 37–40. MA Junxian, ZHOU Tong, YANG Zhijia, et al. Design and implementation of EtherCAT slave[J]. Automation and instrumentation, 2011, 36(8): 37–40. [11] 作者简介： 肖文磊，男，1984 年生，讲师，博 士，主要研究方向为虚拟现实、数控系 统、精密运动控制。参与自然科学基 金与国家实验室重大专项数项，发表 SCI 检索论文 4 篇，EI 检索论文 10 余篇。 王翔宇，男，1991 年生，硕士研究 生，主要研究方向为自动化测量。 张鹏飞，男，1990 年生，博士研究 生，主要研究方向为自动化测量、机器 人学，参与国家“863”、“973”计划及发 动机专项多项。 第三届 IEEE 云计算与大数据分析国际会议 2018 the 3rd IEEE International Conference on Cloud Computing and Big Data Analysis April 20-22, 2018 / Chengdu, China Cloud computing and Big Data Analysis is a very hot topic in recent years, as well as a very important technology. By the advent of Big Data, cloud computing as the representative of technological innovation, it will set off a wave of reform in many areas, and will gradually create more value for human. Based on the success of ICCCBDA 2016 and 2017, 2018 the 3rd IEEE International Conference on Cloud Computing and Big Data Analysis (ICCCBDA 2018) will be held during April 20-22, 2018 at Xihua University in Chengdu, China. ICCCBDA 2018 is one of the leading international conferences for presenting novel and fundamental advances in the fields of Cloud Computing and Big Data Analysis. It also serves to foster communication among researchers and practitioners working in a wide variety of scientific areas with a common interest in improving Cloud Computing and Big Data Analysis related techniques.ICCCBDA is co-hosted by Sichuan Institue of Electronics, Xihua University, Southwest Jiaotong University and IEEE. ICCCBDA-2018 Service Department The secretary of ICCCBDA 2018 will collect your paper contributions and respond to your queries. If you have any questions, please feel free to contact the conference secretary. Conference Secretary: Ms. Jenny Y. Zhou Tel: +86-28-86527868 Email: icccbda@young.ac.cn ·188· 智 能 系 统 学 报 第 13 卷