一種基于虛擬切片無損測(cè)量裝置的精密控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及控制系統(tǒng)，具體是一種基于虛擬切片無損測(cè)量裝置的精密控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、快速成形與反求工程技術(shù)，及檢測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，眾多工程領(lǐng)域?qū)θS實(shí)體無損檢測(cè)技術(shù)的理論研究更加深入，對(duì)于精度高、成本低的無損檢測(cè)裝置及其精密控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，有著越來越高的要求。無損檢測(cè)技術(shù)與被測(cè)實(shí)體之間，根據(jù)光、機(jī)、電、聲、磁等相關(guān)的原理衍生出了多種檢測(cè)方式，最早接觸式檢測(cè)(以三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)為代表)，檢測(cè)精度較高、且對(duì)一些待測(cè)件死角區(qū)域，如深溝、凹槽等也可檢測(cè)，但其檢測(cè)速度較慢、無法對(duì)物體的內(nèi)部輪廓進(jìn)行檢測(cè)、且對(duì)使用環(huán)境要求較高。非接觸式檢測(cè)采用光柵、全息、二維圖像(CCD、結(jié)構(gòu)光、微波、超聲圖像還原等)光學(xué)進(jìn)行無損檢測(cè)三維實(shí)體的方法，這些方法都可獲取三維實(shí)體的信息并實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體重構(gòu)，但大多數(shù)光學(xué)三維實(shí)體無損檢測(cè)方法都無法檢測(cè)實(shí)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與缺陷。采用投影光柵檢測(cè)精度較低，不能檢測(cè)表面變化過陡的物體;采用激光掃描法檢測(cè)物體表面不能過于光滑，且成本較高；二維圖像法的精度也不高，加之測(cè)量數(shù)據(jù)處理較為復(fù)雜，這些非接觸式檢測(cè)也無法測(cè)得物體的內(nèi)部輪廓與構(gòu)造。此后出現(xiàn)的核磁共振成象和CT掃描方法能夠測(cè)量物體的內(nèi)部輪廓，但成本很高，對(duì)可測(cè)零件的尺寸有限制，測(cè)量精度低，并且對(duì)被測(cè)實(shí)體的材料有限制，測(cè)量工程領(lǐng)域無法大規(guī)模采用。如今美國的自動(dòng)斷層掃描技術(shù)，雖然能夠?qū)ξ矬w內(nèi)部輪廓進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)精度較高;可它的檢測(cè)速度慢、成本高，檢測(cè)時(shí)要破壞被測(cè)零件，存在檢測(cè)時(shí)間長的缺點(diǎn)。
[0003]以杠桿平衡系統(tǒng)中力與力矩平衡與實(shí)體重量的關(guān)系為基礎(chǔ)，通過測(cè)量杠桿平衡系統(tǒng)中實(shí)體不同位置的受力變化大小，求解被測(cè)實(shí)體各片層的質(zhì)量和相應(yīng)片層重心坐標(biāo)值，再建立各片層質(zhì)量和所含微小單元體(或柱體)的方程組及重心坐標(biāo)方程組，進(jìn)而通過智能計(jì)算求解方程組，獲得各單元體的質(zhì)量和空間坐標(biāo)值，通過對(duì)實(shí)體相應(yīng)位置的質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量和周圍質(zhì)量比較，判斷物體在檢測(cè)范圍內(nèi)是否存在缺陷。測(cè)量精度有望滿足生產(chǎn)實(shí)際要求，而且經(jīng)濟(jì)性、計(jì)算量、環(huán)保等指標(biāo)優(yōu)于目前同類測(cè)量設(shè)備。
[0004]無損檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、穩(wěn)定、快速測(cè)量功能的靈魂與神經(jīng)中樞是其具有精密的控制系統(tǒng)。因此，研究與開發(fā)穩(wěn)定、準(zhǔn)確、快速、高效并適合無損檢測(cè)裝置的精密控制系統(tǒng)，用以滿足不同的實(shí)體無損檢測(cè)的需求，便有了迫切的現(xiàn)實(shí)意義，也可為深入研究簡便、快速、低成本的無損檢測(cè)裝置提供有利的理論支持。總之，無損檢測(cè)裝置相應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，將對(duì)我國在三維無損檢測(cè)領(lǐng)域做出一定的貢獻(xiàn)，填補(bǔ)國內(nèi)在這一領(lǐng)域的不足。該技術(shù)的理論將能延伸到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造、快速原型及虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域中的測(cè)控系統(tǒng)方面，解決目前無損檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)的關(guān)鍵問題，具有十分重要的理論價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于虛擬切片無損測(cè)量裝置的精密控制系統(tǒng)。所述基于虛擬切片無損測(cè)量裝置包括精密運(yùn)動(dòng)裝夾裝置(包括電機(jī)、絲杠和傳動(dòng)鏈接部分等)、基礎(chǔ)滑臺(tái)(包括杠桿平衡裝置、支持平臺(tái)等)、精密測(cè)力裝置、配重裝置、限位器、定位檢測(cè)裝置，顯示器及供電電源等。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:
一種基于虛擬切片無損測(cè)量裝置的精密控制系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、精密微動(dòng)平臺(tái)、精密杠桿可移動(dòng)載物平臺(tái)、光柵測(cè)距裝置、精密測(cè)力裝置、定位限位傳感器;計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)依次通過雙向通信方式連接;伺服電機(jī)、精密微動(dòng)平臺(tái)、精密杠桿可移動(dòng)載物平臺(tái)、定位限位傳感器、可編程邏輯控制器依次通過單向通信方式連接;精密微動(dòng)平臺(tái)分別與光柵測(cè)距裝置、定位限位傳感器通過單向通信方式連接;計(jì)算機(jī)還分別與光柵測(cè)距裝置、精密測(cè)力裝置通過雙向通信方式連接;可編程邏輯控制器與光柵測(cè)距裝置之間通過雙向通信方式連接;計(jì)算機(jī)將控制信號(hào)傳輸給可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器經(jīng)過其內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理將控制信號(hào)傳輸?shù)礁麟姎庠O(shè)備，同時(shí)各電氣設(shè)備也通過可編程邏輯控制器將其工作的信息反饋到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、精密微動(dòng)平臺(tái)、光柵測(cè)距裝置、精密測(cè)力裝置等部分之間數(shù)據(jù)的相互傳輸，從而實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)多重閉環(huán)的測(cè)控功能，即實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)的測(cè)控監(jiān)控軟件直接控制杠桿平衡裝置的正常運(yùn)行，以及通過計(jì)算機(jī)的測(cè)控監(jiān)控軟件直接監(jiān)控各子系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)反饋。該系統(tǒng)可以有效的提高基于虛擬切片無損檢測(cè)裝置運(yùn)行的可靠性以及檢測(cè)效率，并為基于虛擬切片無損檢測(cè)裝置控制系統(tǒng)的繼續(xù)優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明精密控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為本發(fā)明精密控制系統(tǒng)與虛擬切片無損測(cè)量裝置的連接控制示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0010]參照?qǐng)D1，一種基于虛擬切片無損測(cè)量裝置的精密控制系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、精密微動(dòng)平臺(tái)、精密杠桿可移動(dòng)載物平臺(tái)、光柵測(cè)距裝置、精密測(cè)力裝置、定位限位傳感器;計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)依次通過雙向通信方式連接;伺服電機(jī)、精密微動(dòng)平臺(tái)、精密杠桿可移動(dòng)載物平臺(tái)、定位限位傳感器、可編程邏輯控制器依次通過單向通信方式連接;精密微動(dòng)平臺(tái)分別與光柵測(cè)距裝置、定位限位傳感器通過單向通信方式連接;計(jì)算機(jī)還分別與光柵測(cè)距裝置、精密測(cè)力裝置通過雙向通信方式連接;可編程邏輯控制器與光柵測(cè)距裝置之間通過雙向通信方式連接;計(jì)算機(jī)將控制信號(hào)傳輸給可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器經(jīng)過其內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理將控制信號(hào)傳輸?shù)礁麟姎庠O(shè)備，同時(shí)各電氣設(shè)備也通過可編程邏輯控制器將其工作的信息反饋到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。
[0011]參照?qǐng)D2，基于虛擬切片無損測(cè)量裝置包括精密運(yùn)動(dòng)裝夾裝置(包括電機(jī)、絲杠和傳動(dòng)鏈接部分等)、基礎(chǔ)滑臺(tái)(包括杠桿平衡裝置、支持平臺(tái)等)、精密測(cè)力裝置、配重裝置、限位器、定位檢測(cè)裝置，顯示器及供電電源等。
[0012]本發(fā)明基于虛擬切片無損測(cè)量裝置的精密控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)是整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的核心部分，在系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)主要通過COM通信端口分別與精密電子天平，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，以及PLC可編程邏輯控制器相互通信。另外，計(jì)算機(jī)與精密電子天平，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，以及PLC可編程邏輯控制器三個(gè)部分之間的命令傳輸與信息反饋可以通過專用的測(cè)控監(jiān)控軟件輔助執(zhí)行。