工业CT机床精密运动的网络控制系统应用开发
工业CT是在医用CT的基础上发展起来的用于工业产品无损检测和探伤的先进仪器。是工业计算机断层成像技术的简称。被测评产品小到毫米,大到数米,是当代最佳的无损检测手段[1]。
工业CT与医用CT相比,在结构上也有显著的区别,现代医用CT都是保持病人静止,因而都有相当庞大的装有复杂机电设备的运动部件[2]。而工业CT都是使射线源及探测器系统保持静止或作少量移动,由被测工件作必要的扫描运动。这样虽省去了一些麻烦,但由于工业检测往往要求很高的精度,样品扫描工作台仍是十分精密的关键部件。
断层扫描运动控制性能直接影响CT装置的工作和获取数据的可靠性,并最终影响成像质量。因此,扫描运动控制系统是工业CT的一个非常重要的组成部分。
1 系统总体结构
该扫描台的旋转和平移运动采用周期变速连续运动,其变速周期的设计应使一个周期的运动包括两部分:第一部分为快速旋转或平移,实现步进;第二部分为慢速旋转或平移,完成射线投影的积分采样。从保证构件投影单元在积分采样过程中产生的空间混迭小,并使对探元曝光(积分)时间长的角度,希望在积分采样时,扫描台的运动速度尽可能的小[5]。
为了实现上述运动要求,并保证运动的可靠性和稳定性,选用了Kollmorgen公司的产品来完成扫描台的运动控制。选用了直接驱动直线伺服电动机(DDL)、直接驱动旋转电机(DDR)、伺服电机、驱动器和多轴控制卡(ServoStarMC)。
该项目所选的多轴控制卡MC是一个四轴控制卡。它和各个电机———直接驱动旋转电机、直线电机、交流伺服电机的驱动器之间是通过SERCOS总线进行通讯的,与步进电机驱动器的通讯是通过MC卡上的数字I/O口来实现的。系统的硬件连接结构如下图1所示。
根据系统设计,关于上下位机的网络通讯应该完成由主机对扫描计算机的“运动平台初始化”、“定位控制”、“针对各扫描模式的运动控制”三部分,所以分别制定其参数描述的规范如下。
接收表示从主机到运动控制计算机,返回表示从运动控制计算机到主机。
轴标志:1是竖直运动,2是旋转运动,3是水平运动,4是步进运动。
模式标志:1是RO-CT,2是LFOV-CT,3是TR-CT,4是线扫DR。
例如,针对各扫描模式的运动控制
接收:“模式标志运动距离mm(角度)速度(mm/s)测量步进量”
如:1触发模式旋转角度旋转速度旋转步长角度1 5/6360 10 0.50
“5 6”,内外触发标志
返回:运动执行成功“0”
2 开放式运动控制系统
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