基于PMAC的锥束体积CT工作台控制系统设计

　　0 引言

　　工业CT(Computed Tomography)是在无损状态下检测物体断层的灰度图像，以其灰度来分辨被检测断面内部的几何结构、装配情况、材质情况、有无缺陷以及缺陷的性质、大小和走向等。目前发达国家已把X射线工业CT技术广泛地应用于航天、航空、冶金、机械、电子等领域，在无损检测、无损评估与逆向工程等研究方面，已将重点从二维CT转移到三维CT的方向上，并在医学和工业领域取得了多项重要的研究成果。而国内还主要集中在二维CT的开发和应用上。

　　航空涡轮发动机是在高温、高压、高速以及高负载的复杂条件下工作的，而叶片是保证涡轮发动机性能和使用可靠性的关键。如果涡轮叶片内部存在微裂纹、壁厚不均匀等缺陷，会降低叶片的安全可靠性，严重时还会发生叶片失效，进而导致发动机爆炸等恶性事故。因此，发动机涡轮叶片生产中的尺寸测量、无损检测是迫切需要解决的关键技术。鉴于此,课题组设计了针对涡轮叶片检测的锥束体积CT，本文着重介绍该CT 工作台控制系统的设计。

　　1 控制系统结构确定

　　为了方便、准确的检测涡轮叶片等测试件，控制系统既要能够控制工作台沿X、Y、Z、B 4个轴精确运动，又要能够控制平板探测器、X射线源、伺服驱动器及控制回路等供电电路的通断。

　　因为锥束体积CT 除了需要完成对工作台的运动控制外、还要进行系统仿真、系统校正、图像处理、图像重建、缺陷分析与尺寸测量和信息管理等工作，因此在设计工作台控制系统时要从整个锥束体积CT的角度作全面考虑。控制系统如果采用专用CNC 数控系统，尽管可以完成对工作台的运动控制，但对系统仿真、图像处理、重建等工作却无能为力;如果采用个人计算机加专用CNC的结构，计算机与专用CNC之间信息的实时交互也存在很大困难，因此本控制系统采用了工业控制计算机加多轴运动控制器的开放式数控结构。工控机为上位机，完成系统仿真和图像处理等工作，多轴运动控制器为下位机，用于根据上位机的要求控制工作台精确运动。这样既可发挥计算机速度快、处理功能强的特点，又能发挥多轴运动控制器实时性强、稳定性好的特点。

　　2 控制系统组成及工作原理

　　控制系统由工控机、PMAC多轴运动控制器、伺服驱动器、电机、工作台等组成，如图1所示。

　　工控机选用研华公司的IPC-610型工控机。工控机具有运行速度快、存储量大、应用灵活、功能强大的特点，在本系统中用于实现系统初始化、给PAMC 多轴运动控制器发送命令、平台运动轨迹参数的设定、运动信息的实时显示等，同时，还完成系统仿真、系统校正、图像处理、图像重建、缺陷分析等，它作为上位机。