• 關鍵詞：                                                                MOTEC伺服驅動器                                                                步進電機                                                                三軸超聲掃查系統

• 摘要：三維超聲掃查系統能夠實現空間三維物體超聲檢測功能，測量探頭及探桿安裝在移動平臺上，移動平臺帶動測量探頭在空間移動，采集位置及測量數據分析物體損傷。可執行讀入CAD軌跡文件（含三維）；可自定義（制作）軌跡；可手動輸入代碼生成軌跡。顯示X、Y、Z坐標實時值； X、Y、Z軸JOG控制按鈕；X、Y、Z軸PTP控制。

0 引言

本公司是一維、二維、三維平臺和motec機器人生產商。目前，機器人在物聯網領域有廣泛應用前景。

根據掃查架的要求X軸1200mm，Y軸800mm，Z軸600mm，定位精度±0.05mm，重復精度±0.02mm。為適合大行程要求單獨開發了一套三維平臺。

為適合客戶需要，需采用獨立式控制卡，PC機與之進行通信，快速控制及響應。采用通用以太網通信比較合適，方便經濟。

1 系統結構

1.1實現功能

(1) 能夠實現空間三維物體超聲檢測功能，測量探頭及探桿安裝在移動平臺上，移動平臺帶動測量探頭在空間移動，采集位置及測量數據分析物體損傷。

(2) 可執行讀入CAD軌跡文件（含三維）；可自定義（制作）軌跡；可手動輸入代碼生成軌跡。

(3) 顯示X、Y、Z坐標實時值； X、Y、Z軸JOG控制按鈕；X、Y、Z軸PTP控制。

1.2 系統設計

1.2.1硬件配置

控制系統采用MOTEC 獨立式3軸脈沖控制卡，使用網絡連接控制運動。

系統采用MOTEC伺服電機，X軸使用兩套伺服電機，主伺服同步驅動從伺服運動。機械部分采用MOTEC三坐標大行程平臺，軟件部分單獨開發。

1.2.2控制過程

三軸超聲掃查系統將運動數據(距離、速度、加速度、線弧等)發送到圖形運動控件，圖形運動控件通過以太網發送到控制器。控制器通過計算輸出一定數目和頻率的脈沖傳送到X或Y或Z驅動器上，由驅動器控制電機移動，電機帶動絲杠連接的平臺移動。

平臺按照指定軌跡運動，移動過程中超聲傳感器將檢測的數據傳輸到三軸超聲掃查系統，軟件讀取相應值進行顯示。

1.3設備圖片

2、OCX控件功能

(1) 可讀取AutoCad軟件及相關軟件生成的dxf文件，數控行業通用的G代碼文件，本身文件格式為dsj。

(2) 強大的圖形繪制編輯功能，可繪制點、線、3點弧、起終點半徑弧、3點圓、圓心半徑圓、弧線、橢圓、矩形、跑道形、正多邊形等；通過圖形屬性修改相關特性，也可選中圖形進行拉伸、移動等操作；支持復制、粘貼、刪除、剪切、查找、旋轉、鏡像、反向等操作。

(3) 選擇捕捉功能，可單選、多選、框選、篩選、全選等，能對點、線或弧兩端點及中點等進行自動捕捉。

(4) 方便的圖形查看功能，利用鼠標滾輪自由縮放、框選放大、適應窗口、最佳顯示、路徑顯示、導航查看，并且視圖左面及上面有刻度顯示及鼠標移動的坐標顯示。

(5) 層操作功能，根據用戶需要可將繪制圖形設置在不同的層上，進行層顯示、層偏移等操作；不同的層可設置不同顏色區分。

(6) 閉合圖形填充功能，矩形、圓、橢圓、跑道形、正多邊形等，可以設置橫或縱方式填充，此功能在運動過程中自動分解為掃描線運動。

(7) 運動控制功能，可進行點到點運動，單軸手動運動，路徑運動等，進行運動參數設置。

(8) 文本編輯功能，能將圖形轉化為G代碼文本，手動修改。

(9) 以上功能都提供接口函數方便用戶二次開發，目前此控件僅能顯示二維圖形，3維圖形在屬性中查看及修改。

3 三軸超聲掃查系統

3.1 界面介紹

菜單及工具欄，控件具有的基本功能，對圖形的操作，設備參數設置等。

左邊顯示區，實時顯示設備當前位置，當前執行的圖元記錄及總記錄數。 JOG區，手動控制設備移動，按下移動抬起停止。PTP點到點控制設備移動可增量或絕對式移動，編輯可進行圖元的G代碼顯示并編輯。復位設備上點或故障時需進行復位找原點運動。運行設備按指定軌跡運動，采集超聲數據。

狀態欄顯示鼠標的絕對坐標，當前記錄序號，是否自動捕獲，當前層號，添加/插入，數字鎖定鍵，滾動鎖定鍵，大寫鎖定鍵是否被按下。

3.2 菜單介紹

文件：新建，打開，保存，另存為，退出。

編輯：剪切，復制，粘貼，刪除，撤消，重做，全選，查找，篩選，反向，鏡像，選轉。

繪圖：導航，選擇，點，線，3點圓弧，起終點半徑圓弧，3點圓，圓心半徑圓，弧線，矩形，橢圓，正多邊形，跑道形。

工具：系統參數，層顏色，層顯示，層偏移，PTP運動，文本編輯，復位，執行。

查看：適應窗口，適應圖形，區域放大。

4 結束語

此系統已成功應用，并且各項指標達到或超過客戶要求，XYZ軸重復定位精度±0.01mm，定位精度為±0.03mm，機器運行平穩。控件開發的功能超過客戶需要，實現了快速方便操作，運動路徑合乎要求，位置采集準確，采集頻率高。此系統豐富的圖形，文本編輯功能可應用于數控機床中。