测量控制与接口系统、标定系统以及计算机软件五大部分组成。主要方法采用结构光传感器，经标定系统标定后，通过控制系统选取被测点，采集图像，结合视觉检测算法，求出被测点坐标参数。为进行测量，必须把计算机与传输器联系起来。检测人员应能通过计算机选择测点，使传感器按预先设定的顺序进入测量状态，产生测量用的光条平面，还应能够随时调整测量顺序，并实现对光源的实时控制及图像部分的多用户采集。控制器局域网CAN（Controller Area Network）是一种具有很高保密性，有效支持分布式控制及实时控制的串行通信网络。CAN总线属于现场总线范畴，与现有的其他总线相比，属于一种分散式、数字化、双向、多站点、多变量的通信系统，具有通信速率高、可靠性强、连接方便、性能价格比高等诸多优点，非常适用于分布式测量系统的数据通信。
本文主要介绍CAN总线在视觉检测站中的研究与应用。
二、视觉检测原理及视觉检测站控制系统
汽车车身视觉检测是目前正在发展的一种新型车身检测方法。其主要原理是利用计算机视觉技术，采用主动三角法获取车身表面点的信息，通过三维视觉算法求取各关键点的坐标，从而完成对车身各顶点位置、挡风玻璃框尺寸、定位孔大小及位置、车门安装处棱边位置及走向等主要参数的测量。
本系统中，针对不同的测量对象，采用不同类型的传感器，总数在50台以上。检测站的控制系统应能对这些传感器的动作进行实时控制，以使其动作相互协调。另外，本测量系统将用于汽车生产线，车身先由吊车放到运放小车上，然后由小车运送到检测站内。吊车及运送小车由直流电机驱动，它们的动作应该既可以通过主机键盘控制，也可以通过检测站中的控制柜直接控制。由于以上各方面的考虑，我们决定采用CAN总线作为本控制网络的通信标准。
二、网络拓扑结构与CAN总线
在车身检测站中，对各传感器的数据采集及图像处理等工作主要由CP机完成，为操作方便，对机械部分的控制还应能通过控制台进行。本系统控制节点多（50个以上），可靠性要求高，传统的集中控制方式虽然功能集中、速度较快，
但具有硬件结构复杂、现场布线困难、扩展能力低等缺点，所以我们采用单片机作为直接控制单元，用于对传感器的直接控制。每个单片机都是控制网络上的一个节点，各节点直接挂接在数据总线上。PC机和控制框也同样各和为一个节点挂接在总线上，即控制网络应具有多主机控制能力。所以整个网络采用多主机结构，即每一个节点也是一个主机，通过主机间的通信以实现控制要求。为此，我们决定采用总线型的网络拓扑结构，利用CAN灵活方便、支持多主机方式等特点，建立控制网络。不难看出，只要解决好“碰撞”问题，这种方法有结构简单、安全系数高、灵活性好、易于扩展等特点，可以充分满足本检测站的控制要坟。控制网络的结构示意图如图2所示。
现有微机一般都配有两个串行接口，其机械特性和电器特性均符合RS-232C标准。由于RC-232C标准采用单端电路，极易引入附加电平，并且负载电容不能大于2500pF，传输距离和速度都非常有限；而CAN总线这些方面都远远超过RS-232C。CAN总线是一个智能化的总线，具有自我管理的功能，能够有效地支持多主机分布式控制，能够良好地解决“碰撞”问题，并具有传输速率高（可达1Mbps）、传输距离长（可达1000m）、信号的传输精度高（<0.01%）等优点。另外，采用循环冗余CRC校验及独特的数据信号表示，使其具有错误判别及自动重发功能，漏检错误概率低于5×10 -11。所以，我们采用了CAN总线。由于CAN总线优良的性能和智能化的管理，保证了整个检测站在恶劣环境下的正常工作。
在信道访问控制上，采用主从式与自由竞争式相结合的放手式通信方法，即以PC主处理机和控制台作为主控制节点，两主控节点的优先级与节点标总符相对应，主控节点命令及信息的送可通过外部设置约定，也可通过自由竞争实现。
在PC 机方面，采用接口卡使PC机跨入总线，其接口电路如图3所示。这里，并行接口采用8255A可编程外围接口芯片，接口逻辑及CAN转换主要由 MC68HC05X16单片机控制。工作中，信息由PC机数据总线送出，经8255A的PA口进入单片机，在单片机的控制下将并行输入的信号转换为CAN 总线输出。这里，采用16V8的GAL进行地址译码并实现部分逻辑关系。
在传感器和控制框通信接口方面，选用了MC68HC05X16单片机。由于MC68HC05X16自身带CAN接口，简化了硬件设计，减少了系统故障，增加了通信的可靠性与安全性。本系统硬件设计为128个节点（可以设计为更多），可以充分满足检测站50个节点的要求，并且可以进一步扩展，加入新的检测设备和检测点。
三、CAN总线通信协议
针对测量系统的需要，我们采用了多主机通信方式。该方式可以充分发挥每个主机的作用，很容易使各个节点之间建立起数据联系，任意两个节点之间都可以根据需要进行通信。通信与控制都非常简单，可以充分满足本检测站迅速、可靠、实时性的要求。根据检测系统的需要和CAN帧结构，重点结合测量传感器和控制柜的功能要求，我们对网络的通信协议进行了研究和设计。
四、采用CAN总线的过程控制软件
根据检测系统的需要，将指令分为通用指令和寻址指令：通用指令是旨所有收到指令的节点都要执行的指令；寻址指令是指收到指令的节点只有相应地址的节点才执行的指令。由于CAN总线标准数据帧最多可带有8个字节的数据，们将第一个字节作为地址（127为通用的地址，带有通用指令的数据帧第一个字节为127），第二个字节作为指令字节，用于表示节点所要执行的动作。表1为本系统中所用到的部分代码及其意义。
表1 本系统部分指令代码
| 指令代码 | 指令内容 | 指令代码 | 指令内容 |
| A1H | 系统复位 | B1H | 打开光源 |
| A2H | 开始运载白车身 | B2H | 关闭关源 |
| A3H | 白车身到位 | B3H | 打开左摄像机 |
| A4H | 远地封锁 | B4H | 关闭左摄像机 |
| A5H | 远地解封 | B5H | 打开右摄像机 |
| A6H | 近地封锁 | B6H | 关闭右摄像机 |
| A7H | 近地解封 | B7H | 测量结束 |
对于不同的节点，有时有些操作应对其封锁，甚至应禁止操作（如测量时应禁止对控制柜操作）因此，我们设立了远地封锁/解封及相应的近地封锁/解封命令。封锁后的节点只有解封后，才近地封锁/解封命令。封锁后的节点只有解封后，才能够继续执行指令。我们在每个节点处设立有控制开关，以便通过本地操作实现近地封锁/解封命令。这样，就进一步减少了本系统的误操作，增加了系统的安全性。图4、图5分别为传感器、控制柜方面的工作流程图。
为了能够准确掌握各节点的状态，以便及时发现错误，并作出相应调整，在每个节点都设有节点状态字。通过通信，可以让节点报告各自的工作状态。如出现故障或非法操作，则通过PC机报警，并且PC机定期查询各节点，如发现通信故障，则报警。
结束语
为了测试本系统的通信能力及抗干扰性，我们将通信线路置于强干扰环境中，经连续测试实验，在500m传输距离、2Mbps传输速率下，完全可以保证数据传输的可靠性。
本系统用新一代的现场总线控制系统FCS（Field Bus Control System）代替传统的集散控制系统DCS（Distributed Conutrol System），实现了现场通信网络与控制系统的集成。由于采用CAN总线，支持多主机方式，具有非破坏性的错误界定。CAN没有定义物理层的驱动器、接收器特性，便于用户根据具体需要对发送媒体和总线的电平进行定义，使网络功能十分灵活。通过软件的编写，可以完成十分强大的功能，并可以进行扩展，这对于检测站功能的进一步完善及其他控制工作的完成，有着十分重要的意义。