如何使用双轴XY平台绘制正弦曲线

机器谱 · 发表于 2023-4-11 10:18:07

本帖最后由机器谱于 2023-4-11 10:18 编辑

1. 功能说明
本文示例将实现R311样机双轴XY平台绘制正弦曲线的功能。

2. 电子硬件
在这个示例中，采用了以下硬件，请大家参考：

主控板	Basra主控板（兼容Arduino Uno）
扩展板	Bigfish2.1扩展板
扩展板	SH-ST步进电机扩展板
电池	11.1V动力电池
传感器	触碰传感器
其它	笔架×1（自制）

3. 功能实现
绘制正弦曲线同样采用建立坐标系，确定特殊点坐标，利用插补法来完成坐标路径绘制。
正弦曲线：

3.1硬件连接
按下图所示，在双轴XY平台的①和②位置安装两个触碰传感器，用作开关限位器：

电路连接说明：
   ① 步进电机：
      X轴黑绿红蓝 Y轴黑绿红蓝
   ② 触碰传感器3个↓
         X方向复位传感器引脚：A4
         y方向复位传感器引脚：A0
         电机运动的触发传感器引脚：A2

3.2 示例程序
编程环境：Arduino 1.8.19
下面提供一个正弦函数为

的参考例程（_3_sin.ino），尝试读懂程序，绘制不同参数的正弦曲线：

/*------------------------------------------------------------------------------------
Distributed under MIT license.See file LICENSE for detail or copy at
https://opensource.org/licenses/MIT
by 机器谱 2023-03-27 https://www.robotway.com/
------------------------------*/
#define EN 8 //步进电机使能端，低电平有效
#define X_DIR 5 //X轴步进电机方向控制
#define Y_DIR 6 //y轴步进电机方向控制
#define X_STP 2 //x轴步进控制
#define Y_STP 3 //y轴步进控制
boolean DIR; //boolean类型变量 DIR，控制步进电机方向，true为正向，false为反向，根据接线做调整
int stepper_delay = 40; //定义步进电机脉冲发送的时间间隔
const int SENSOR_X = 18; //定义X方向复位传感器引脚
const int SENSOR_Y = 14; //定义y方向复位传感器引脚
const int SENSOR_TOUCH = 16; //定义电机运动的触发传感器引脚
const int stepsPerRevolution = 3200; //定义步进电机每圈转动的步数，细分为16
float LEAD = 0.8; //定义丝杠导程，即步进电机转动一圈，丝杠前进8cm
float A = 2.0; //定义sin函数振幅
float W = 1.0; //定义sin函数角频率
float P = 0.0; //定义sin函数初始相位
float Xmin = 0;
float Ymin = 0;
float Xpos = Xmin;
float Ypos = Ymin;
void setup()
{
Serial.begin(9600); //开启串口通信，波特率为9600
pinMode(X_DIR, OUTPUT); pinMode(X_STP, OUTPUT);
pinMode(Y_DIR, OUTPUT); pinMode(Y_STP, OUTPUT);
pinMode(EN, OUTPUT);
digitalWrite(EN, LOW);
resetStepper();
}
void loop()
{
while(digitalRead(SENSOR_TOUCH))
delay(10);
Xpos = 0;
Ypos = 0;
step(Y_DIR,Y_STP,-40000);
//step(X_DIR, X_STP, 28000);
for(float x=0;x<=2*PI/W;x+=0.1)
{
float y = A*sin(W*x+P);
drawLine(x,y);
}
step(X_DIR, X_STP, 8000);
resetStepper();
}
//图形绘制函数，参数为点坐标值
void drawLine(float x1, float y1)
{
int dx, dy, n, k, i, f, stepInc;
x1 = (int)(x1/LEAD*stepsPerRevolution);
y1 = (int)(y1/LEAD*stepsPerRevolution);
float x0 = Xpos;
float y0 = Ypos;
Serial.println(Xpos);
Serial.println(Ypos);
dx = abs(x1-x0);
dy = abs(y1-y0);
n = abs(dx+dy);
if(dx==0||dy==0)
{
stepper_delay = 40;
stepInc = 10;
}
else
{
stepper_delay = 200;
stepInc = 100;
}
if(x1 >= x0)
{
k = y1 >= y0 ? 1:4;
}
else
{
k = y1 >= y0 ? 2:3;
}
for(i=0,f=0;i<n;i+=stepInc)
{
if(f>=0)
{
switch(k)
{
case 1:
step(X_DIR, X_STP, stepInc);
f = f - dy;
//Serial.println("+x");
break;
case 2:
step(X_DIR, X_STP, -stepInc);
f = f - dy;
//Serial.println("-x");
break;
case 3:
step(X_DIR, X_STP, -stepInc);
f = f - dy;
//Serial.println("-x");
break;
case 4:
step(X_DIR, X_STP, stepInc);
f = f - dy;
//Serial.println("+x");
break;
default:break;
}
}
else
{
switch(k)
{
case 1:
step(Y_DIR, Y_STP, stepInc);
f = f + dx;
//Serial.println("+y");
break;
case 2:
step(Y_DIR, Y_STP, stepInc);
f = f + dx;
//Serial.println("+y");
break;
case 3:
step(Y_DIR, Y_STP, -stepInc);
f = f + dx;
//Serial.println("-y");
break;
case 4:
step(Y_DIR, Y_STP, -stepInc);
f = f +dx;
//Serial.println("-y");
break;
default:break;
}
}
}
Xpos = x1;
Ypos = y1;
}
/*
//函数：step 功能：控制步进电机方向，步数。
//参数：dirPin对应步进电机的DIR引脚，stepperPin 对应步进电机的step引脚， steps 步进的步数
//无返回值
*/
void step(byte dirPin, byte stepperPin, int steps)
{
boolean DIR = steps>0 ? true : false;
digitalWrite(dirPin,DIR);
for(int i=0;i<abs(steps); i++)
{
digitalWrite(stepperPin, HIGH);
delayMicroseconds(stepper_delay);
digitalWrite(stepperPin, LOW);
delayMicroseconds(stepper_delay);
}
}
//步进电机复位函数
void resetStepper()
{
stepper_delay = 40;
while(digitalRead(SENSOR_X))
step(X_DIR,X_STP,-10);
step(X_DIR,X_STP,15);
while(digitalRead(SENSOR_Y))
step(Y_DIR,Y_STP,-10);
step(Y_DIR,Y_STP,15);
}

复制代码

4. 资料下载
资料内容：绘制正弦曲线-例程源代码
资料下载地址：https://www.robotway.com/h-col-201.html

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