工业CT多轴运动控制系统设计与实现-控制科学与工程专业论文.docxVIP

重庆大学硕士学位 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 PAGE PAGE IV of this paper has high precision in multi-axis motion control, as well as real-time response and reliability, and can be widely applied in industrial CT. Key Words: Industrial CT, Multi-axis motion control, SIMOTION, Synchronization control, TCP communication 重庆大学硕士学位论 重庆大学硕士学位论文 目 录 目 录 中文摘要I 英文摘要 II 1 绪 论 1 1.1 课题的研究背景 1 1.1.1 CT 和 DR 技术 1 1.1.1 CT 运动控制系统 2 1.2 课题的研究现状 3 1.3 课题的研究目的和意义 5 1.4 论文的研究内容与结构安排 5 TOC \o 1-3 \h \z \u HYPERLINK \l _TOC_250003 2 工业 CT 控制系统设计分析 7 HYPERLINK \l _TOC_250002 2.1 工业 CT 系统介绍 7 HYPERLINK \l _TOC_250001 2.1.1 工业 CT 组成与结构 7 HYPERLINK \l _TOC_250000 2.1.2 工业 CT 扫描方式 9 2.2 控制系统设计需求分析 10 2.2.1 运动控制需求 10 2.2.2 功能需求 13 2.3 控制系统设计可行性 14 2.3.1SIMOTION 介绍 14 2.3.2 可行性分析 16 2.4 本章小结 17 3 控制系统硬件设计 18 3.1 控制系统总体结构 18 3.2 关键器件选型 20 3.2.1 伺服电机 20 3.2.2 电源模块 23 3.2.3 外围器件 24 3.3 通讯方式对比 25 3.4 系统供电设计 27 3.5 系统硬件组态 30 3.6 本章小结 32 4 控制系统软件设计 33 4.1 软件总体结构 33 4.2 SIMOTION 的软件环境 35 4.2.1 编程语言 35 4.2.2 程序执行与任务分配 36 4.3 系统关键技术实现 38 4.3.1 控制器与上位机通信 38 4.3.2 运动控制 39 4.3.3 采集同步功能实现 44 4.3.4 CT/DR 扫描 45 4.4 人机界面设计 47 4.5 本章小结 48 5 控制系统测试 49 5.1 运动控制精度测试 49 5.1.1 单轴定位精度测试 49 5.1.2 双轴同步精度测试 50 5.2 功能测试 52 5.2.1 采集同步功能 52 5.2.2 扫描成像结果 53 5.3 本章小结 53 6 总结和展望 54 6.1 论文工作总结 54 6.2 后续工作展望 55 致 谢 56 参考文献 57 重庆大学硕士学位 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 PAGE PAGE 10 1 绪 论 1.1 课题的研究背景 1.1.1 CT 和 DR 技术 工业 CT 技术，即计算机断层扫描技术(Industrial Computed Tomography)，它 是现代核物理学和图像技术理论相结合而产生的一门边缘交叉的新兴学科，近年 来已发展为无损检测的一个重要领域。它具有检测速度快、图像分辨率高、不受 被测工件几何结构限制等优点[1]。目前，工业 CT 技术主要用于工业产品的无损检 测和探伤中，该技术能清晰的、准确的显示被测物体内部结构，能定量的给出物 体内部的物理、力学特性(如缺陷位置及尺寸、密度变化)，异型结构的形状及精确 尺寸，物体内部杂质及分布等，因此工业 CT 技术被称为最佳无损检测手段 HYPERLINK \l _bookmark0 [2]。 DR 技术(Digital Radiography)，与 CT 技术同为现代无损检测的一种技术手段， 是指直接获取被测物体数字辐射投影图像的成像技术。通过前、后准直器把射线 准直成扇形束透射被测物体，探测器接收透射射线，从而获得被测物体某断层的 投影数据。然后，通过被测物体或射线束在与射线束平面垂直的轨道上作相对运 动，依次获取各断层的投影数据，经数学处理后组合在一起，可形成二维 DR 图像。 与传统成像技术相比，DR 技术的优点在于系统检测快速，能够实现实时在线检测， 扫描所得为数字图像，可通过后期数字图像处理技术进行各种处理。可用于大型 工件的检测。有的工业 CT 系统结合了 CT 技术和