本發(fā)明涉及自動(dòng)控制領(lǐng)域，特別涉及一種手持控制器及其控制方法。

背景技術(shù)：

自動(dòng)控制能自動(dòng)調(diào)節(jié)、檢測(cè)、加工的機(jī)器設(shè)備、儀表，按規(guī)定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行作業(yè)的技術(shù)措施。其目的在于增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低成本和勞動(dòng)強(qiáng)度、保障生產(chǎn)安全等，這是機(jī)械化、電氣化與自動(dòng)控制相結(jié)合的結(jié)果，處理的對(duì)象是離散工件。早期的機(jī)械制造自動(dòng)化是采用機(jī)械或電氣部件的單機(jī)自動(dòng)化或是簡(jiǎn)單的自動(dòng)生產(chǎn)線；20世紀(jì)60年代以后，由于電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，出現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)等，然而在對(duì)自動(dòng)定位精度要求較高的所有滾輪架式變位機(jī)系統(tǒng)的中，任然要求設(shè)置有人工手動(dòng)操作設(shè)備進(jìn)行控制和操作加工過程，工人通過變位機(jī)手操器點(diǎn)動(dòng)完成；在少數(shù)自動(dòng)化焊接系統(tǒng)中由系統(tǒng)控制器按照一定角度開環(huán)控制變位機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，但通常變位過程中會(huì)發(fā)生滑動(dòng)、起始點(diǎn)不正確等問題，使變位的最終位置具有較大誤差，不能滿足全操作需求，如公開號(hào)CN205272048U，公開日為2016年6月1日，名稱為“一種智能焊接機(jī)器人用手持式移動(dòng)控制器”的中國(guó)實(shí)用新型專利文獻(xiàn)，公開了一種智能焊接機(jī)器人用手持式移動(dòng)控制器，包括承載殼、防護(hù)蓋板、端口連接電路、操控鍵、顯示屏、控制滾輪及定位電磁鐵，其中承載殼為氣密性腔體結(jié)構(gòu)，其上表面設(shè)定位槽，側(cè)表面設(shè)握持手環(huán)，端口連接電路安裝在承載殼內(nèi)，操控鍵、顯示屏、控制滾輪均嵌于承載殼上表面的定位槽內(nèi)，并與端口連接電路電氣連接，定位電磁鐵至少一個(gè)并嵌于承載殼下表面，定位電磁鐵與端口連接電路電氣連接，防護(hù)蓋板通過棘輪機(jī)構(gòu)與防護(hù)殼上表面鉸接并包覆在定位槽外側(cè)。本新型可滿足多種操控模式的需要，同時(shí)另具有良好的系統(tǒng)兼容性，從而在極大的方便智能焊接機(jī)器人操控的同時(shí)，另有效的提高了設(shè)備通用性，提高了設(shè)備應(yīng)用范圍。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題如下：

一、傳統(tǒng)手持式控制器只能手動(dòng)控制變位機(jī)運(yùn)動(dòng)，該控制過程很難保證自動(dòng)化作業(yè)所需要的變?yōu)榫取?/p>

二、傳統(tǒng)手持式控制器采用IO點(diǎn)方式與主控系統(tǒng)進(jìn)行交互，不能傳送跟復(fù)雜的信息(如工件姿態(tài)、工件溫度等。)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種即可以作為常規(guī)的手動(dòng)控制器使用，又可以作為變位姿態(tài)檢測(cè)器和變位機(jī)速度控制器使用實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉環(huán)控制變位，同時(shí)還具備非接觸式溫度檢測(cè)的功能，滿足預(yù)熱溫度檢測(cè)和工作過程中工件溫度檢測(cè)需要的手持控制器及其控制方法。

本發(fā)明的目的具體通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種手持控制器，其特征在于：包括手持操作器和接收器；所述手持操作器包括殼體，所述殼體內(nèi)包括溫度模塊、無線通訊模塊、電池管理模塊、電池和隔熱墊塊，以及集成在手持操作器的主板上的微控制器、陀螺儀和數(shù)碼管；所述殼體上設(shè)置有轉(zhuǎn)接底座和自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)用以切換模式，按鍵通過上拉電阻鏈接方式與微處理器的GPIO腳相連；所述數(shù)碼管鏈接于微處理器GPIO腳上；所述接收器包括微控制器、無線通訊模塊、有線隔離通訊模塊和電源模塊。

所述自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)包括正/反轉(zhuǎn)按鈕、自動(dòng)調(diào)整按鈕和測(cè)溫按鈕分別對(duì)應(yīng)手動(dòng)控制模式、自動(dòng)控制模式和測(cè)溫模式。

所述溫度模塊是一種非接觸式紅外測(cè)溫探頭，與所述微控制器之間采用TTL電平的UART方式連接；所述無線通訊模塊是一種射頻串口透?jìng)髂K如433Mh透?jìng)髂K，與所述微控制器之間采用TTL電平的UART方式連接；所述電池管理模塊是一種采用LDO方式進(jìn)行恒流和/或涓流充電，采用boost電路進(jìn)行恒壓放電的電池管理單元。

所述電池是鋰電池；所述隔熱墊塊是由電木材料制成的，且隔熱墊塊設(shè)置在所述手持操作器的尾部用以與所述轉(zhuǎn)接底座間隔熱。

所述微控制器是一種嵌入式單片機(jī)，采用MODBUS-RTU工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議連接上層被控制系統(tǒng)的變位機(jī)速度寄存器與溫度數(shù)據(jù)寄存器，變位機(jī)寄存器與溫度數(shù)據(jù)寄存器均為被控制系統(tǒng)CPU中一特定的寄存器位置，CPU將根據(jù)該寄存器中的數(shù)據(jù)控制變位機(jī)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，所述CPU如常用的PLC。

所述陀螺儀是一種采用MEMS技術(shù)的微機(jī)械陀螺儀。

所述有線隔離通訊模塊，采用高速光耦將通訊部分與微處理器部分進(jìn)行電氣隔離，并采用專用芯片進(jìn)行TTL電平到RS485電平裝換。

所述電源模塊是將控制系電源轉(zhuǎn)換為隔離通訊模塊和微處理器無線通訊模塊使用的隔離電源的隔離型電源模塊。

一種手持控制器的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

模式選擇步驟：系統(tǒng)上電時(shí)一個(gè)枚舉類型變量初始化為空閑模式；接收器上的微控制器分析由手持操作器自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)、溫度模塊和陀螺儀傳回的數(shù)據(jù)，得到模式選擇、溫度數(shù)據(jù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)三個(gè)變量；通過操作所述開關(guān)選擇手動(dòng)控制模式、自動(dòng)控制模式和測(cè)溫模式三種模式中的一種，并由數(shù)碼管顯示；

數(shù)據(jù)處理步驟：當(dāng)選擇手動(dòng)模式時(shí)，根據(jù)開關(guān)狀態(tài)向被控制系統(tǒng)CPU中的變位機(jī)速度寄存器中寫入正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的數(shù)值；當(dāng)選擇自動(dòng)模式時(shí)，根據(jù)陀螺儀傳遞的姿態(tài)數(shù)據(jù)與目標(biāo)姿態(tài)數(shù)據(jù)調(diào)用接收器上微處理器中的自動(dòng)控制模塊計(jì)算是否達(dá)到控制目標(biāo)并輸出變位機(jī)速度，并將該轉(zhuǎn)速寫入變位機(jī)速度寄存器；當(dāng)選擇測(cè)溫模式時(shí)，將手持操作器溫度模塊傳回的溫度數(shù)據(jù)寫入被控制系統(tǒng)的溫度數(shù)據(jù)寄存器中。

指令生成步驟：根據(jù)數(shù)據(jù)處理步驟的結(jié)果，將控制信號(hào)由所述無線通訊模塊和有線隔離通訊模塊經(jīng)由所述轉(zhuǎn)接底座通過通訊線路傳送至被控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的有益效果如下：

一、本發(fā)明提供的一種手持式控制器，包括手持操作器和接收器；所述手持操作器包括設(shè)置在殼體內(nèi)的溫度模塊、無線通訊模塊、電池管理模塊、電池和隔熱墊塊，以及集成在手持操作器的主板上的微控制器、陀螺儀和數(shù)碼管；所述殼體上設(shè)置有轉(zhuǎn)接底座和自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)，用以切換模式，按鍵通過上拉電阻鏈接方式與微處理器的GPIO腳相連；所述數(shù)碼管鏈接于微處理器GPIO腳上；所述接收器包括微控制器、無線通訊模塊、有線隔離通訊模塊和電源模塊；溫度模塊可實(shí)時(shí)的對(duì)工件進(jìn)行溫度測(cè)量、陀螺儀可檢測(cè)工件當(dāng)前姿態(tài)得作為反饋信息進(jìn)行閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)優(yōu)于現(xiàn)有水平的工件姿態(tài)控制，這樣即可以作為常規(guī)的手動(dòng)控制器使用，又可以作為變位姿態(tài)檢測(cè)器和變位機(jī)速度控制器使用實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉環(huán)控制變位，滿足預(yù)熱溫度檢測(cè)和工作過程中工件溫度檢測(cè)需要，并且具有相當(dāng)高的精度。

二、本發(fā)明提供的一種手持式控制器，溫度模塊是一種非接觸式紅外測(cè)溫探頭，與所述微控制器之間采用TTL電平的UART方式連接，非接觸式紅外測(cè)溫探頭更適用于復(fù)雜環(huán)境，且精度較高；無線通訊模塊是一種射頻串口透?jìng)髂K如433Mh透?jìng)髂K，與所述微控制器之間采用TTL電平的UART方式連接，透?jìng)髂K的通信效果明顯，抗干擾能力強(qiáng)；電池管理模塊是一種采用LDO方式進(jìn)行恒流和/或涓流充電，采用boost電路進(jìn)行恒壓放電的電池管理單元，管理精確，電能質(zhì)量穩(wěn)定；微控制器是一種嵌入式單片機(jī)，采用MODBUS-RTU工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議連接上層被控制系統(tǒng)的變位機(jī)速度寄存器與溫度數(shù)據(jù)寄存器，這種控制方式技術(shù)成熟，效果優(yōu)異；MEMS技術(shù)的微機(jī)械陀螺儀測(cè)量精度高；有線隔離通訊模塊，采用高速光耦將通訊部分與微處理器部分進(jìn)行電氣隔離，并采用專用芯片進(jìn)行TTL電平到RS485電平裝換，隔離效果好，抗干擾能力強(qiáng)；電源模塊是將控制系電源轉(zhuǎn)換為隔離通訊模塊和微處理器無線通訊模塊使用的隔離電源的隔離型電源模塊分別轉(zhuǎn)換供電，工作效率高。

三、本發(fā)明提供的一種手持式控制器的控制方法，通過“模式選擇步驟-數(shù)據(jù)處理步驟-指令生成步驟”完成手持器的控制，接收器上的微控制器分析由手持操作器開關(guān)、溫度模塊和陀螺儀傳回的數(shù)據(jù)，得到模式選擇、溫度數(shù)據(jù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)三個(gè)變量能夠及時(shí)為操作提供參考和修正；具有手動(dòng)控制模式、自動(dòng)控制模式和測(cè)溫模式三種模式可選，適用性強(qiáng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種優(yōu)選方案的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種優(yōu)選方案的正面示意圖；

圖3是本發(fā)明一種優(yōu)選方案的背面示意圖；

圖4是本發(fā)明一種優(yōu)選方案的右側(cè)示意圖；

圖5是本發(fā)明一種優(yōu)選方案的左側(cè)示意圖；

圖6是本發(fā)明一種優(yōu)選方案的使用狀態(tài)示意圖；

圖中：

1、殼體；2、溫度模塊；3、無線通訊模塊；4、電池管理模塊；5、電池；6、隔熱墊塊；7、主板；8、數(shù)碼管；9、轉(zhuǎn)接底座；10、自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)。

具體實(shí)施方式

以下通過幾個(gè)實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實(shí)施例1

如圖1至圖6，一種手持控制器，包括手持操作器和接收器；所述手持操作器包括殼體1，所述殼體內(nèi)包括溫度模塊2、無線通訊模塊3、電池管理模塊4、電池5和隔熱墊塊6，以及集成在手持操作器的主板7上的微控制器、陀螺儀和數(shù)碼管8；所述殼體上設(shè)置有轉(zhuǎn)接底座9和自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)10用以切換模式，自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)10通過上拉電阻鏈接方式與微處理器的GPIO腳相連；所述數(shù)碼管鏈接于微處理器GPIO腳上；所述接收器包括微控制器、無線通訊模塊、有線隔離通訊模塊和電源模塊。

這是本發(fā)明的一種最基本實(shí)施方案。溫度模塊2可實(shí)時(shí)的對(duì)工件進(jìn)行溫度測(cè)量、陀螺儀可檢測(cè)工件當(dāng)前姿態(tài)得作為反饋信息進(jìn)行閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)優(yōu)于現(xiàn)有水平的工件姿態(tài)控制，這樣即可以作為常規(guī)的手動(dòng)控制器使用，又可以作為變位姿態(tài)檢測(cè)器和變位機(jī)速度控制器使用實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉環(huán)控制變位，滿足預(yù)熱溫度檢測(cè)和工作過程中工件溫度檢測(cè)需要，并且具有相當(dāng)高的精度。

實(shí)施例2

如圖1至圖6，一種手持控制器，包括手持操作器和接收器；所述手持操作器包括殼體1，所述殼體內(nèi)包括溫度模塊2、無線通訊模塊3、電池管理模塊4、電池5和隔熱墊塊6，以及集成在手持操作器的主板7上的微控制器、陀螺儀和數(shù)碼管8；所述殼體上設(shè)置有轉(zhuǎn)接底座9和自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)10用以切換模式，自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)10通過上拉電阻鏈接方式與微處理器的GPIO腳相連；所述數(shù)碼管鏈接于微處理器GPIO腳上；所述接收器包括微控制器、無線通訊模塊、有線隔離通訊模塊和電源模塊。

所述自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)10包括正/反轉(zhuǎn)按鈕、自動(dòng)調(diào)整按鈕和測(cè)溫按鈕分別對(duì)應(yīng)手動(dòng)控制模式、自動(dòng)控制模式和測(cè)溫模式。

這是本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方案。溫度模塊2可實(shí)時(shí)的對(duì)工件進(jìn)行溫度測(cè)量、陀螺儀可檢測(cè)工件當(dāng)前姿態(tài)得作為反饋信息進(jìn)行閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)優(yōu)于現(xiàn)有水平的工件姿態(tài)控制，這樣即可以作為常規(guī)的手動(dòng)控制器使用，又可以作為變位姿態(tài)檢測(cè)器和變位機(jī)速度控制器使用實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉環(huán)控制變位，滿足預(yù)熱溫度檢測(cè)和工作過程中工件溫度檢測(cè)需要，并且具有相當(dāng)高的精度；自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)10包括正/反轉(zhuǎn)按鈕、自動(dòng)調(diào)整按鈕和測(cè)溫按鈕分別對(duì)應(yīng)手動(dòng)控制模式、自動(dòng)控制模式和測(cè)溫模式，操作時(shí)易于選擇模式，操控簡(jiǎn)單不會(huì)出錯(cuò)。

實(shí)施例3

如圖1至圖6，一種手持控制器，包括手持操作器和接收器；所述手持操作器包括殼體1，所述殼體內(nèi)包括溫度模塊2、無線通訊模塊3、電池管理模塊4、電池5和隔熱墊塊6，以及集成在手持操作器的主板7上的微控制器、陀螺儀和數(shù)碼管8；所述殼體上設(shè)置有轉(zhuǎn)接底座9和自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)10用以切換模式，自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)10通過上拉電阻鏈接方式與微處理器的GPIO腳相連；所述數(shù)碼管鏈接于微處理器GPIO腳上；所述接收器包括微控制器、無線通訊模塊、有線隔離通訊模塊和電源模塊。

所述自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)10包括正/反轉(zhuǎn)按鈕、自動(dòng)調(diào)整按鈕和測(cè)溫按鈕分別對(duì)應(yīng)手動(dòng)控制模式、自動(dòng)控制模式和測(cè)溫模式。

所述溫度模塊2是一種非接觸式紅外測(cè)溫探頭，與所述微控制器之間采用TTL電平的UART方式連接；所述無線通訊模塊3是一種射頻串口透?jìng)髂K如433Mh透?jìng)髂K，與所述微控制器之間采用TTL電平的UART方式連接；所述電池管理模塊4是一種采用LDO方式進(jìn)行恒流和/或涓流充電，采用boost電路進(jìn)行恒壓放電的電池管理單元。

這是本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方案。溫度模塊2可實(shí)時(shí)的對(duì)工件進(jìn)行溫度測(cè)量、陀螺儀可檢測(cè)工件當(dāng)前姿態(tài)得作為反饋信息進(jìn)行閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)優(yōu)于現(xiàn)有水平的工件姿態(tài)控制，這樣即可以作為常規(guī)的手動(dòng)控制器使用，又可以作為變位姿態(tài)檢測(cè)器和變位機(jī)速度控制器使用實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉環(huán)控制變位，滿足預(yù)熱溫度檢測(cè)和工作過程中工件溫度檢測(cè)需要，并且具有相當(dāng)高的精度；自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)10包括正/反轉(zhuǎn)按鈕、自動(dòng)調(diào)整按鈕和測(cè)溫按鈕分別對(duì)應(yīng)手動(dòng)控制模式、自動(dòng)控制模式和測(cè)溫模式，操作時(shí)易于選擇模式，操控簡(jiǎn)單不會(huì)出錯(cuò)；非接觸式紅外測(cè)溫探頭更適用于復(fù)雜環(huán)境，且精度較高；無線通訊模塊是一種射頻串口透?jìng)髂K如433Mh透?jìng)髂K，透?jìng)髂K的通信效果明顯，抗干擾能力強(qiáng)；電池管理模4塊采用boost電路進(jìn)行恒壓放電的電池管理單元，管理精確，電能質(zhì)量穩(wěn)定。

實(shí)施例4

如圖1至圖6，一種手持控制器，包括手持操作器和接收器；所述手持操作器包括殼體1，所述殼體內(nèi)包括溫度模塊2、無線通訊模塊3、電池管理模塊4、電池5和隔熱墊塊6，以及集成在手持操作器的主板7上的微控制器、陀螺儀和數(shù)碼管8；所述殼體上設(shè)置有轉(zhuǎn)接底座9和自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)10用以切換模式，自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)10通過上拉電阻鏈接方式與微處理器的GPIO腳相連；所述數(shù)碼管鏈接于微處理器GPIO腳上；所述接收器包括微控制器、無線通訊模塊、有線隔離通訊模塊和電源模塊。

所述自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)10包括正/反轉(zhuǎn)按鈕、自動(dòng)調(diào)整按鈕和測(cè)溫按鈕分別對(duì)應(yīng)手動(dòng)控制模式、自動(dòng)控制模式和測(cè)溫模式。

所述溫度模塊2是一種非接觸式紅外測(cè)溫探頭，與所述微控制器之間采用TTL電平的UART方式連接；所述無線通訊模塊3是一種射頻串口透?jìng)髂K如433Mh透?jìng)髂K，與所述微控制器之間采用TTL電平的UART方式連接；所述電池管理模塊4是一種采用LDO方式進(jìn)行恒流和/或涓流充電，采用boost電路進(jìn)行恒壓放電的電池管理單元。

所述電池5是鋰電池；所述隔熱墊塊6是由電木材料制成的，且隔熱墊塊6設(shè)置在所述手持操作器的尾部用以與所述轉(zhuǎn)接底座9間隔熱。

所述微控制器是一種嵌入式單片機(jī)，采用MODBUS-RTU工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議連接上層被控制系統(tǒng)的變位機(jī)速度寄存器與溫度數(shù)據(jù)寄存器。

所述陀螺儀是一種采用MEMS技術(shù)的微機(jī)械陀螺儀。

所述有線隔離通訊模塊，采用高速光耦將通訊部分與微處理器部分進(jìn)行電氣隔離，并采用專用芯片進(jìn)行TTL電平到RS485電平裝換。

所述電源模塊是將控制系電源轉(zhuǎn)換為隔離通訊模塊和微處理器無線通訊模塊使用的隔離電源的隔離型電源模塊。

這是本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方案。溫度模塊2可實(shí)時(shí)的對(duì)工件進(jìn)行溫度測(cè)量、陀螺儀可檢測(cè)工件當(dāng)前姿態(tài)得作為反饋信息進(jìn)行閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)優(yōu)于現(xiàn)有水平的工件姿態(tài)控制，這樣即可以作為常規(guī)的手動(dòng)控制器使用，又可以作為變位姿態(tài)檢測(cè)器和變位機(jī)速度控制器使用實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉環(huán)控制變位，滿足預(yù)熱溫度檢測(cè)和工作過程中工件溫度檢測(cè)需要，并且具有相當(dāng)高的精度；自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)10包括正/反轉(zhuǎn)按鈕、自動(dòng)調(diào)整按鈕和測(cè)溫按鈕分別對(duì)應(yīng)手動(dòng)控制模式、自動(dòng)控制模式和測(cè)溫模式，操作時(shí)易于選擇模式，操控簡(jiǎn)單不會(huì)出錯(cuò)；非接觸式紅外測(cè)溫探頭更適用于復(fù)雜環(huán)境，且精度較高；無線通訊模塊是一種射頻串口透?jìng)髂K如433Mh透?jìng)髂K，透?jìng)髂K的通信效果明顯，抗干擾能力強(qiáng)；電池管理模4塊采用boost電路進(jìn)行恒壓放電的電池管理單元，管理精確，電能質(zhì)量穩(wěn)定；微控制器是一種嵌入式單片機(jī)，采用MODBUS-RTU工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議連接上層被控制系統(tǒng)的變位機(jī)速度寄存器與溫度數(shù)據(jù)寄存器，這種控制方式技術(shù)成熟，效果優(yōu)異；MEMS技術(shù)的微機(jī)械陀螺儀測(cè)量精度高；有線隔離通訊模塊采用高速光耦將通訊部分與微處理器部分進(jìn)行電氣隔離，并采用專用芯片進(jìn)行TTL電平到RS485電平裝換，隔離效果好，抗干擾能力強(qiáng)；電源模塊是將控制系電源轉(zhuǎn)換為隔離通訊模塊和微處理器無線通訊模塊使用的隔離電源的隔離型電源模塊分別轉(zhuǎn)換供電，工作效率高。

實(shí)施例5

一種手持控制器的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

模式選擇步驟：系統(tǒng)上電時(shí)一個(gè)枚舉類型變量初始化為空閑模式；接收器上的微控制器分析由手持操作器自恢復(fù)型微動(dòng)式的開關(guān)10、溫度模塊2和陀螺儀傳回的數(shù)據(jù)，得到模式選擇、溫度數(shù)據(jù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)三個(gè)變量；通過操作所述開關(guān)選擇手動(dòng)控制模式、自動(dòng)控制模式和測(cè)溫模式三種模式中的一種，并由數(shù)碼管顯示；

數(shù)據(jù)處理步驟：當(dāng)選擇手動(dòng)模式時(shí)，根據(jù)開關(guān)狀態(tài)向被控制系統(tǒng)CPU中的變位機(jī)速度寄存器中寫入正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的數(shù)值；當(dāng)選擇自動(dòng)模式時(shí)，根據(jù)陀螺儀傳遞的姿態(tài)數(shù)據(jù)與目標(biāo)姿態(tài)數(shù)據(jù)調(diào)用接收器上微處理器中的自動(dòng)控制模塊計(jì)算是否達(dá)到控制目標(biāo)并輸出變位機(jī)速度，并將該轉(zhuǎn)速寫入變位機(jī)速度寄存器；當(dāng)選擇測(cè)溫模式時(shí)，將手持操作器溫度模塊傳回的溫度數(shù)據(jù)寫入被控制系統(tǒng)的溫度數(shù)據(jù)寄存器中。

指令生成步驟：根據(jù)數(shù)據(jù)處理步驟的結(jié)果，將控制信號(hào)由所述無線通訊模塊和有線隔離通訊模塊經(jīng)由所述轉(zhuǎn)接底座通過通訊線路傳送至被控制系統(tǒng)。

這是本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方案。通過“模式選擇步驟-數(shù)據(jù)處理步驟-指令生成步驟”完成手持器的控制，接收器上的微控制器分析由手持操作器開關(guān)、溫度模塊和陀螺儀傳回的數(shù)據(jù)，得到模式選擇、溫度數(shù)據(jù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)三個(gè)變量能夠及時(shí)為操作提供參考和修正；具有手動(dòng)控制模式、自動(dòng)控制模式和測(cè)溫模式三種模式可選，適用性強(qiáng)。

實(shí)施例6

如圖1至圖6，手持操作器由微控制器、MEMS陀螺儀、無線通訊模塊、電池管理模塊、數(shù)碼管、按鍵、電池、本體殼體、隔熱墊塊和轉(zhuǎn)接底座組成；其中微控制器、MEMS陀螺儀、數(shù)碼管集成在手持操作器的主板上。

微控制器采用STM32微處理器開發(fā)完成，在不同的工作狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)不同的功能和工作流程。狀態(tài)切換由手持控制器上的按鈕實(shí)現(xiàn)。該按鈕采用自恢復(fù)型微動(dòng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)，該類按鈕通過上拉電阻鏈接方式與微處理器的GPIO腳相連，實(shí)現(xiàn)按鈕狀態(tài)讀取。

手持操作器共有手動(dòng)控制模式、自動(dòng)控制模式和測(cè)溫模式3種工作模式，分別對(duì)應(yīng)按下正/反轉(zhuǎn)按鈕、自動(dòng)調(diào)整按鈕和測(cè)溫按鈕；

在手動(dòng)模式下，微處理器根據(jù)GPIO傳回的開關(guān)量信號(hào)確定是正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，并通過無線通訊模塊向接收器發(fā)送正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)指令。

在自動(dòng)模式下，微處理器通過I2C接口從MEMS陀螺儀讀回當(dāng)前的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將當(dāng)前的工件姿態(tài)數(shù)據(jù)通過無線通訊模塊發(fā)送到接收器。

在測(cè)溫模式下，微處理器通過UART端口從測(cè)溫模塊讀回當(dāng)前的溫度數(shù)據(jù)，并將溫度數(shù)據(jù)通過無線通訊模塊發(fā)送回接收器。

溫度模塊采用紅外非接觸式測(cè)溫探頭，由然太測(cè)溫模組實(shí)現(xiàn)，可隨時(shí)監(jiān)控工件預(yù)熱和焊接過程中的溫度情況；

陀螺儀模塊采用MEMS技術(shù)的陀螺儀，配以卡爾曼濾波器對(duì)地磁場(chǎng)、重力和角速度進(jìn)行融合，得到手持操作器的姿態(tài)數(shù)據(jù)，本發(fā)明中的陀螺儀采用MPU9250實(shí)現(xiàn)；

數(shù)碼管采用三位八段數(shù)碼管以共陰極拓?fù)滏溄佑谖⑻幚砥鱃PIO腳上。采用每位輪流顯示的方式，在不同工作狀態(tài)下，顯示不同的狀態(tài)信息。在手動(dòng)模式下顯示旋轉(zhuǎn)速度，自動(dòng)模式下顯示工件姿態(tài)，測(cè)溫模式下顯示溫度數(shù)據(jù)，空閑模式下顯示剩余電量；

無線通訊模塊采用具有透?jìng)骷夹g(shù)的工業(yè)射頻通訊模塊，由SX1278型透?jìng)髂K實(shí)現(xiàn)；

電池管理模塊在充電階段具備過電壓保護(hù)、恒流充電、涓流充電等功能，在放電階段具備電源升壓、恒壓輸出、過流保護(hù)、過放保護(hù)等功能，該模塊采用TP5410芯片配合相應(yīng)的電感、電容器件構(gòu)成一個(gè)同時(shí)具有LDO降壓充電和BOOST升壓放電拓?fù)涞碾姵毓芾砟K；

電池采用鋰電池儲(chǔ)電方案，采用三洋18650型電池實(shí)現(xiàn)。

隔熱墊塊是為了在工件預(yù)熱后進(jìn)行自動(dòng)姿態(tài)調(diào)整，防止高溫工件損害操作器本體設(shè)計(jì)的，采用電木材質(zhì)加工實(shí)現(xiàn)。

轉(zhuǎn)接底座為金屬質(zhì)件，在姿態(tài)測(cè)量過程中需要手持控制器與工件孔精密配合才能準(zhǔn)確測(cè)量工件姿態(tài)，因此設(shè)計(jì)該部件。一套手持控制器配有多個(gè)該部件以適應(yīng)工件不同孔徑大小，該部件頂端以統(tǒng)一接口與手持控制器本體鏈接，底部為不同直徑的圓柱體。

接收器由微控制器、無線通訊模塊、有線隔離通訊模塊、電源模塊四部分組成。

微控制器同樣采用STM32編程實(shí)現(xiàn)，微控制器從無線通訊模塊讀回手持操作器的狀態(tài)與數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的狀態(tài)進(jìn)行不同的操作。

當(dāng)手持操作器處于手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，根據(jù)操作器數(shù)據(jù)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)向變位機(jī)速度寄存器寫入固定正轉(zhuǎn)速度或反轉(zhuǎn)速度。

當(dāng)手持操作器處于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，以手持操作器的姿態(tài)數(shù)據(jù)作為輸入，以手持式操作器姿態(tài)正向上為目標(biāo)，通過自動(dòng)控制算法進(jìn)行計(jì)算得出變位機(jī)旋轉(zhuǎn)速度，并將該速度寫入變位機(jī)速度寄存器。

當(dāng)手持操作器處于測(cè)溫狀態(tài)時(shí)，將操作器數(shù)據(jù)的溫度數(shù)據(jù)寫入溫度數(shù)據(jù)寄存器中。

微控制器實(shí)現(xiàn)了MODBUS-RTU工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，上層控制系統(tǒng)可以使用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線讀取變位機(jī)速度寄存器與溫度數(shù)據(jù)寄存器。

無線通訊模塊采用與手持操作器相同的具有透?jìng)骷夹g(shù)的工業(yè)射頻通訊模塊實(shí)現(xiàn)；

有線隔離通訊模塊實(shí)現(xiàn)了微控制器電平到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線電平的裝換并同時(shí)實(shí)現(xiàn)電氣隔離,采用PC410與HCPL0630光耦實(shí)現(xiàn)。

接收器軟件系統(tǒng)工作模式為狀態(tài)機(jī)結(jié)構(gòu)。一個(gè)枚舉類型變量表達(dá)手持式控制器處于手動(dòng)模式、自動(dòng)模式、測(cè)溫模式和空閑模式之一的狀態(tài)。

當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)該變量初始化為空閑模式；無線通訊軟件模塊不斷分析由手持操作器傳回的數(shù)據(jù)，得到按鍵狀態(tài)、溫度數(shù)據(jù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)三個(gè)變量；當(dāng)按鍵狀態(tài)處于按下正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，狀態(tài)變量無條件跳轉(zhuǎn)到手動(dòng)模式；當(dāng)按鍵狀態(tài)處于自動(dòng)按鈕按下時(shí)且狀態(tài)變量處于空閑模式，狀態(tài)變量跳轉(zhuǎn)到自動(dòng)模式，當(dāng)自動(dòng)控制目標(biāo)達(dá)到時(shí)自動(dòng)調(diào)回空閑模式；當(dāng)按鍵狀態(tài)處于測(cè)溫按鈕按下時(shí)且狀態(tài)變量處于空閑模式，狀態(tài)變量跳轉(zhuǎn)到測(cè)溫模式；當(dāng)按鍵狀態(tài)處于無任何按鍵按下時(shí)且狀態(tài)變量不處于自動(dòng)模式，狀態(tài)變量跳轉(zhuǎn)到空閑模式。

一個(gè)定時(shí)以固定時(shí)間查詢狀態(tài)變量，當(dāng)變量處于空閑模式時(shí)，系統(tǒng)不做任何動(dòng)作。當(dāng)變量處于手動(dòng)模式時(shí)，根據(jù)按鍵狀態(tài)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的不同向變位機(jī)速度寄存器中寫入正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的數(shù)值；當(dāng)變量處于自動(dòng)模式時(shí)，根據(jù)姿態(tài)數(shù)據(jù)與目標(biāo)姿態(tài)數(shù)據(jù)調(diào)用自動(dòng)控制模塊計(jì)算是否達(dá)到控制目標(biāo)并出變位機(jī)速度，并將該轉(zhuǎn)速寫入變位機(jī)速度寄存器；當(dāng)變量處于測(cè)溫模式時(shí)，將手持操作器傳回的溫度數(shù)據(jù)寫入溫度數(shù)據(jù)寄存器中。

工業(yè)總線通訊模塊實(shí)現(xiàn)了MODBUS-RTU協(xié)議，作為從站實(shí)時(shí)接收其他工業(yè)控制設(shè)備通過MODBUS-RTU協(xié)議訪問手持式控制器的變位機(jī)速度寄存器與溫度數(shù)據(jù)寄存器。