7. Rozdział 7
7.2 Aplikacja do komunikacji z jednostką mobilną i prezentacji jej parametrów w trybie
W celu zdalnego sterowania i zarządzania pracą mobilnego robota pomiarowego utworzono oprogramowanie CEMS Menager umożliwiające zarówno kontrolowanie ruchów robota, monitorowanie parametrów fizycznych sterowników jednostki mobilnej, jak również środowiskowych występujących w rozdzielni elektroenergetycznej. Oprogramowanie napisano w języku JAVA z wykorzystaniem standardowych i dodatkowych bibliotek programistycznych. Komunikacja operatora z pulpitem operatorskim odbywa się poprzez bezprzewodowy kontroler, który podłączono do portu USB komputera typu laptop. Komunikacja oprogramowania ze sterownikami mobilnego robota pomiarowego przebiega za pośrednictwem bezprzewodowej (IEEE 802.11g) i przewodowej (IEEE 802.3i) sieci opartej na protokole IP. Oprogramowanie CEMS Menager utworzone w celu umożliwienia współpracy z mobilnym robotem składa się z dwóch integralnych modułów, spełniających następujące funkcje:
kontroli i monitoringu parametrów podsystemów robota oraz środowiskowych otoczenia jednostki mobilnej,
komunikacji i wizualizacji, który wykorzystano do kontrolowania ruchów robota. Moduł kontrolno-monitorujący posiada m.in. następujące możliwości:
ustawianie parametrów komunikacji ze sterownikiem pracującym w jednostce mobilnej,
konfigurowanie i obserwację stanów wejść dwustanowych (kontrola stanów krańcowych manipulatorów),
konfigurowanie i obserwację stanu wejść analogowych (monitorowanie stanu napięcia na akumulatorach zainstalowanych w robocie),
konfigurowanie i monitorowanie stanu wyjść sterownika (kontrola działania serwo-mechanizmów),
konfigurowanie i obserwację zestawu czujników temperatury (monitoring temperatury radiatorów mostków sterujących serwo-mechanizmami oraz temperatury na zewnątrz i wewnątrz jednostki mobilnej),
konfigurowanie i obserwację stanu czujników takich jak: czujnik wilgotności, amperomierz, dodatkowe kanały woltomierzy, pomiar mocy itd.,
Istnieje możliwość wizualizacji wszystkich wymienionych wyżej parametrów zarówno w czasie rzeczywistym, jak również na podstawie danych historycznych.
Okno główne omawianego oprogramowania zostało przedstawione na rys. 7.9. W górnej części widoczne jest menu systemowe z szeregiem funkcji podstawowych. Poniżej znajduje się panel podręcznego menu z podstawowymi funkcjami oprogramowania. Po lewej stronie okna głównego znajduje się lista rozwijana (rys. 7.9, część 1) z dostępnymi opcjami oprogramowania. Natomiast z prawej strony umieszczono okno, w którym znajduje się panel do wyświetlania zawartości aktywowanego (zaznaczonego) węzła listy rozwijanej (rys. 7.9, część 2). Przedstawione na rys. 7.10 opcje umożliwiają konfigurację komunikacji z jednostką mobilną.
Rys. 7.9 Widok okna głównego aplikacji do sterowania jednostką mobilną, gdzie: lista rozwijana dostępnych funkcji (1), zawartość aktywnego węzła listy rozwijanej (2), menu
Aplikacja posiada zarówno podstawowe, kluczowe dla działania tego typu oprogramowania funkcje, jak również kilka zaawansowanych, które w znaczący sposób upraszczają współpracę operatora z mobilnym systemem pomiarowym. Rys. 7.10 przedstawia widok okna programu, w którym istnieje możliwość ustawienia parametrów połączenia sieciowego (bezprzewodowy Ethernet - WiFi) ze sterownikiem obsługującym podzespoły jednostki mobilnej. Natomiast znajdujący się w części dolnej okna przycisk (rys. 7.10b) umożliwia uruchomienie okna konfiguracji parametrów komunikacyjnych jednej z dwóch kart sieciowych robota mobilnego przedstawionego na rys. 7.10a.
a) b)
Rys. 7.10 Widok okien służących do kontroli pracy robota mobilnego, gdzie: okno konfiguracji ustawień karty sieciowej (a), moduł komunikacyjny aplikacji (b), opracowanie
własne.
Okno aplikacji przedstawione na rys 7.11a prezentuje funkcje, które umożliwiają operatorowi kalibrację parametrów sterowania pracą robota. Na rys. 7.11a przedstawiono panel kontrolno-wizualizacyjny manipulatora (rys. 7.11b), przy pomocy którego operator może wydawać polecenia jednostce mobilnej. Panel umożliwia operatorowi kontrolowanie poprawności działania kontrolera sterującego.
a) b)
Rys. 7.11 Widok okna wizualizującego stan manipulatora do kontroli pracy robota (a) manipulator do sterowania jednostką mobilną (b), opracowanie własne.
Robot posiada system pozycjonowania i kontrolowania stanu aktywnego podwozia. Rys. 7.12 przedstawia okno wykorzystywane do wizualizacji aktualnej lokalizacji robota mobilnego w przestrzeni trójwymiarowej. Odnóża robota zostały wyposażone w czujniki akcelerometryczno-żyroskopowe, które monitorują ich dokładną lokalizację w przestrzeni. Ponadto w celu uzyskania pełnej informacji o stanie korpusu robota, zainstalowano dodatkowy, piąty czujnik, w jego centralnej części.
Rys. 7.12 Widok okna wizualizującego aktualny stan manipulatora wykorzystywanego do sterowania pracą robota, opracowanie własne.
Zastosowane czujniki umożliwiają detekcję położenia w trzech osiach współrzędnych i wartość przyspieszenia w odpowiednim kierunku. Sprzężone poprzez przetworniki analogowo-cyfrowe umożliwiają digitalizację rejestrowanych wielkości i ich wizualizację w przestrzeni 3-D w środowisku CEMS Menager.
a) b)
Rys. 7.13 Rozmieszczenie czujników położenia w jednostce mobilnej (a) i widok czujników położenia bez obudowy (b), opracowanie własne.
Na rys. 7.13a zaprezentowano miejsce zainstalowania poszczególnych czujników akcelerometrycznych i schemat ich podłączenia do kontrolera. Natomiast na rys. 7.13b przedstawiono fotografię autorskich rozwiązań kompletnych czujników, które zastosowano w celu określenia położenia jednostki mobilnej w przestrzeni.
Na rys. 7.14 przedstawiono okno aplikacji pośredniczącej w sterowaniu robotem mobilnym. Okno prezentuje przebiegi czasowe sygnałów pochodzących z poszczególnych kanałów dla jednego czujnika akcelerometrycznego.
Rys. 7.14 Moduł prezentacji parametrów jednostki mobilnej – widok pracy czujników akcelerometrycznych w trzech osiach, gdzie: oś X oznaczono kolorem niebieskim, oś Y oznaczono kolorem czerwonym, oś Z oznaczono kolorem zielonym, opracowanie własne.
Na rys. 7.14 zamieszczono przebiegi czasowe napięć w poszczególnych kanałach jednego z pięciu czujników akcelerometrycznych. Dodatkowo w oknie prezentowanym na rys. 7.14 umieszczono rysunki poszczególnych odnóży robota, które prezentują ich położenie odpowiadające poziomowi napięcia w kanałach czujnika akcelerometrycznego.
Na rys. 7.15 przedstawiono przykładową konfigurację ustawień czujnika temperatury. Okno umożliwia zmianę parametrów progowych systemu monitorującego wartość i konfigurację reakcji systemu na zadane wartości progowe. Przekroczenie odpowiednio skonfigurowanych wartości progowych powoduje np. uruchomienie systemu chłodzącego elementy odpowiedzialne za napęd robota.
Rys. 7.15 Moduł prezentacji parametrów jednostki mobilnej – okno konfiguracji parametrów czujnika temperatury, opracowanie własne.
System monitorujący umożliwia również kontrolę i podejmowanie decyzji w przypadku przekroczenia zadeklarowanych wartości napięcia na akumulatorach i prądów przeciążenia systemu napędowego robota. W przypadku, gdy następuje przekroczenie dopuszczalnych parametrów, system sygnalizuje ten fakt w postaci alarmu. Wystąpienie alarmu może jednocześnie aktywować lub dezaktywować jedno z dostępnych wyjść systemu. Wyjścia te służą do awaryjnego wyłączenia elementu mogącego w danym momencie ulec
Rys. 7.16 Moduł wizualizacji obrazów pochodzących z kamer zamontowanych na jednostce mobilnej, opracowanie własne.
System został również wyposażony w zestaw kamer, które umożliwiają obserwację otoczenia jednostki mobilnej. Panel konfiguracji ustawień kamery zaprezentowano na rys. 7.16. Aplikacja umożliwia rejestrację plików graficznych na dysku twardym komputera. Tym samym istnieje możliwość późniejszego odtworzenia wizualnego procesu pomiarowego mającego na celu rejestrację sygnałów EA od WNZ.
Scharakteryzowane w niniejszym rozdziale oprogramowanie jest częścią komercyjnego produktu, który powstał w wyniku prac związanych z budową mobilnego systemu pomiarowego. Szczegółowe informacje na temat poszczególnych elementów systemu i konfiguracji modułów zostały zamieszczone na stronie internetowej www.targetit.pl [231].