基于PMAC的回转体自动扫查超声检测仪控制系统关键技术

　　0引言

　　超声成像是定量无损检测中的一种新兴技术，超声成像检测仪软件系统的研发涉及运动控制、数据采集、信号处理、超声诊断等诸多技术领域。在计算机化的超声成像检测领域，国内尚处于研究探索阶段，有很多问题函待解决。

　　对于待检测的工件，可分为形状已知和形状未知两种情况，对工件的扫查有手动和自动两种方式。自动扫查适合检测小型、形状已知而规则的工件，检测精度和效率很高。为实现自动扫查，对于通用检测系统，首先要求系统具有实现运动规划的编程系统，通常的方案是开发相应的数控编程平台，或者内嵌自动编程系统，这都使得系统的规模和复杂程度大增，实现起来较为困难。其次，在扫查过程中，要求采样点表面法线垂直通过换能器端面中心，对任意曲面的扫查，换能器相当于端面铣刀，故要求系统具有五轴联动功能。再次，在扫查过程中还要保持扫查运动与和数据采集的同步，只有当换能器处于所要求的位姿状态时，数据采集卡方能进行数据采样，并且其采样时间具有严格的时序要求。在采样数据的处理中，首先要求建立采样点在工件表面的位置和采样数据之间的一一对应关系，通常的方案是外加CCD摄像头专门用来捕获换能器采样位置或者逆解运动程序，这将招致系统的软件和硬件系统复杂程度又大大增加11刊。

　　针对任意回转体的自动扫查超声检测问题，充分发掘了硬件平台的已有功能，设计了一种无需用户编程的回转体通用自动扫查系统。该系统无需开发自动编程和运动程序反演模块，同步机制简单可靠，显著简化了设计开发工作。

　　1总体结构

　　系统主控设备采用IPC一622，运动控制卡采用PMAC八轴卡，数据采集卡采用NI5911数据采集卡。执行机构具有五个自由度，可实现四轴联动。软件系统开发采用Visual C十+6.0，主机通讯程序基于PCOMM32PR0和NI-DAQ两个驱动程序DLL，采取基于消息的中断通讯方式，LPC操作系统为WINDOWS2000。系统软硬件结构分别如图1, 2所示。

　　2扫查运动控制程序的生成

　　在制造业中大多数工件都是比较特殊的回转面，本系统暂只面向回转体。先将工件分为:平面、圆柱面、锥面、球面、组合面和一般回转面六种类型。运动程序均假设工件的回转轴与检测仪工件安装卡盘的回转轴线重合，回转体轴线通过PMAC工作平面。当换能器轴线调整到与某点法线重合时，卡盘再做回转运动，此时换能器不动;完成一周扫查后，换能器再作调整，如此往复，这样只需三轴联动即可，如图3所示。