Daewoo電子使用LabVIEW FPGA和CompactRIO開發(fā)高精度伺服控制系統(tǒng)

作者:
Byoungbok Kang - Daewoo Electronics

行業(yè):
消費(fèi)品, 機(jī)器/機(jī)械, 機(jī)電學(xué)/ 電工學(xué), 電子

產(chǎn)品:
FPGA模塊, CompactRIO

挑戰(zhàn):
突破傳統(tǒng)二維存儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)限制，以獲取更大的容量和更快的數(shù)據(jù)恢復(fù)。

解決方案:
利用NI LabVIEW FPGA 模塊和CompactRIO 系統(tǒng)開發(fā)出世界上第一臺(tái)在連續(xù)旋轉(zhuǎn)式磁盤上進(jìn)行三維全息數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的伺服控制系統(tǒng)。

全息數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)（Holographic digital data storage，簡(jiǎn)稱HDDS）技術(shù)是光學(xué)存儲(chǔ)領(lǐng)域里最有前景的新興技術(shù)之一。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，是把單獨(dú)的比特信息存儲(chǔ)為介質(zhì)表面的磁或光變量，正在接近其物理的極限。然而，全息存儲(chǔ)技術(shù)可以使數(shù)據(jù)的傳輸速率加速到10 億比特每秒，把訪問時(shí)間降低到幾十微秒，同時(shí)將數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)密度增加到理論的最大值，即1 萬(wàn)億比特每立方厘米。　　

通過在存儲(chǔ)介質(zhì)的整個(gè)三維空間上編碼數(shù)據(jù)，并且利用稱為頁(yè)的大容量并行存儲(chǔ)塊來(lái)進(jìn)行記錄和恢復(fù)，全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)突破了傳統(tǒng)二維技術(shù)（如DVD）的限制。

利用CompactRIO 對(duì)Daewoo HDDS 系統(tǒng)進(jìn)行原型驗(yàn)證

我們的H D D S 原型包括兩個(gè)主要的子系統(tǒng)：一個(gè)基于N ICompactRIO三百萬(wàn)門的FPGA 系列模塊的電光運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和一個(gè)基于Xilinx 公司八百萬(wàn)門的FPGA 電路板的視頻解碼系統(tǒng)。CompactRIO 系統(tǒng)控制著一個(gè)線性電機(jī)、一個(gè)步進(jìn)電機(jī)、一個(gè)電流鏡和一個(gè)CMOS 相機(jī)。每一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制環(huán)都要求精確的控制，所以我們利用反饋信號(hào)來(lái)控制和檢測(cè)數(shù)據(jù)。不同于傳統(tǒng)的計(jì)算型電路板，CompactRIO 系統(tǒng)使我們可以利用NI 公司的LabVIEWFPGA模塊來(lái)定制脈沖發(fā)生器的時(shí)序，其精度可達(dá)到一個(gè)FPGA時(shí)鐘周期。為了避免滑動(dòng)，我們通過創(chuàng)建定制的用于加速和減速的數(shù)學(xué)函數(shù)，開發(fā)了復(fù)雜的電機(jī)控制算法。我們?yōu)槿N類型的電機(jī)分別設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)電路，并把它們連接到CompactRIO 的輸入/ 輸出模塊上。除了運(yùn)動(dòng)控制，CompactRIO 還與用于視頻解碼的FPGA 電路板通信，該電路板是使用我們自有的用于視頻恢復(fù)和CMOS相機(jī)控制的信號(hào)處理技術(shù)開發(fā)的。前端MPEG解碼器積累在緩存中的數(shù)據(jù)量隨速度變化很大，CompactRIO 還通過檢查其變化來(lái)控制數(shù)據(jù)的傳輸速率。　　

在2005 年韓國(guó)電子展演示期間，我們的系統(tǒng)運(yùn)行可靠，設(shè)備和電路板沒有出現(xiàn)任何的通信或操作錯(cuò)誤，使得Daewoo 電子公司成為正在興起的全息數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域中顯而易見的技術(shù)先鋒。

從HDDS 原型系統(tǒng)獲得的收益

我們的HDDS原型系統(tǒng)是第一臺(tái)該類型的產(chǎn)品。因?yàn)闆]有現(xiàn)成的系統(tǒng)參考或者限制，所以多數(shù)系統(tǒng)部件需要獨(dú)立的研究和開發(fā)。我們的最初選擇，即利用一塊DSP電路板，其成本估計(jì)為好幾萬(wàn)美元，而且需要很多個(gè)月的開發(fā)時(shí)間。利用靈活的LabVIEW軟件，配合以CompactRIO 硬件，我們?cè)诓粻奚阅艿那闆r下，只用幾千美元就開發(fā)出了我們的系統(tǒng)。而且，開發(fā)時(shí)間僅為一個(gè)月，這使得我們的系統(tǒng)在KES 2005上的第一次展出獲得了業(yè)界的贊譽(yù)。

利用NI 的CompactRIO、高速FPGA 技術(shù)和易于使用的NILabVIEW 軟件，而不是花費(fèi)幾萬(wàn)美元和數(shù)月的開發(fā)時(shí)間來(lái)設(shè)計(jì)定制的DSP 電路板，使我們的團(tuán)隊(duì)得以迅速而經(jīng)濟(jì)地開發(fā)出奠基性的HDDS 系統(tǒng)。我們?yōu)轫?xiàng)目可以如此迅速而有效的完成而感到驚奇。