MOTEC:三轴超声扫查系统在物联网应用

0 引言

本公司是一维、二维、三维平台和motec机器人生产商。目前，机器人在物联网领域有广泛应用前景。

根据扫查架的要求X轴1200mm，Y轴800mm，Z轴600mm，定位精度±0.05mm，重复精度±0.02mm。为适合大行程要求单独开发了一套三维平台。

为适合客户需要，需采用独立式控制卡，PC机与之进行通信，快速控制及响应。采用通用以太网通信比较合适，方便经济。

1 系统结构

1.1实现功能

(1) 能够实现空间三维物体超声检测功能，测量探头及探杆安装在移动平台上，移动平台带动测量探头在空间移动，采集位置及测量数据分析物体损伤。

(2) 可执行读入CAD轨迹文件（含三维）；可自定义（制作）轨迹；可手动输入代码生成轨迹。

(3) 显示X、Y、Z坐标实时值； X、Y、Z轴JOG控制按钮；X、Y、Z轴PTP控制。

1.2 系统设计

1.2.1硬件配置

控制系统采用MOTEC 独立式3轴脉冲控制卡，使用网络连接控制运动。

系统采用MOTEC伺服电机，X轴使用两套伺服电机，主伺服同步驱动从伺服运动。机械部分采用MOTEC三坐标大行程平台，软件部分单独开发。

1.2.2控制过程

三轴超声扫查系统将运动数据(距离、速度、加速度、线弧等)发送到图形运动控件，图形运动控件通过以太网发送到控制器。控制器通过计算输出一定数目和频率的脉冲传送到X或Y或Z驱动器上，由驱动器控制电机移动，电机带动丝杠连接的平台移动。

平台按照指定轨迹运动，移动过程中超声传感器将检测的数据传输到三轴超声扫查系统，软件读取相应值进行显示。

1.3设备图片

2、OCX控件功能

(1) 可读取AutoCad软件及相关软件生成的dxf文件，数控行业通用的G代码文件，本身文件格式为dsj。

(2) 强大的图形绘制编辑功能，可绘制点、线、3点弧、起终点半径弧、3点圆、圆心半径圆、弧线、椭圆、矩形、跑道形、正多边形等；通过图形属性修改相关特性，也可选中图形进行拉伸、移动等操作；支持复制、粘贴、删除、剪切、查找、旋转、镜像、反向等操作。

(3) 选择捕捉功能，可单选、多选、框选、筛选、全选等，能对点、线或弧两端点及中点等进行自动捕捉。

(4) 方便的图形查看功能，利用鼠标滚轮自由缩放、框选放大、适应窗口、最佳显示、路径显示、导航查看，并且视图左面及上面有刻度显示及鼠标移动的坐标显示。

(5) 层操作功能，根据用户需要可将绘制图形设置在不同的层上，进行层显示、层偏移等操作；不同的层可设置不同颜色区分。

(6) 闭合图形填充功能，矩形、圆、椭圆、跑道形、正多边形等，可以设置横或纵方式填充，此功能在运动过程中自动分解为扫描线运动。

(7) 运动控制功能，可进行点到点运动，单轴手动运动，路径运动等，进行运动参数设置。

(8) 文本编辑功能，能将图形转化为G代码文本，手动修改。

(9) 以上功能都提供接口函数方便用户二次开发，目前此控件仅能显示二维图形，3维图形在属性中查看及修改。

3 三轴超声扫查系统

3.1 界面介绍

菜单及工具栏，控件具有的基本功能，对图形的操作，设备参数设置等。

左边显示区，实时显示设备当前位置，当前执行的图元记录及总记录数。 JOG区，手动控制设备移动，按下移动抬起停止。PTP点到点控制设备移动可增量或绝对式移动，编辑可进行图元的G代码显示并编辑。复位设备上点或故障时需进行复位找原点运动。运行设备按指定轨迹运动，采集超声数据。

状态栏显示鼠标的绝对坐标，当前记录序号，是否自动捕获，当前层号，添加/插入，数字锁定键，滚动锁定键，大写锁定键是否被按下。

3.2 菜单介绍

文件：新建，打开，保存，另存为，退出。

编辑：剪切，复制，粘贴，删除，撤消，重做，全选，查找，筛选，反向，镜像，选转。

绘图：导航，选择，点，线，3点圆弧，起终点半径圆弧，3点圆，圆心半径圆，弧线，矩形，椭圆，正多边形，跑道形。

工具：系统参数，层颜色，层显示，层偏移，PTP运动，文本编辑，复位，执行。

查看：适应窗口，适应图形，区域放大。

4 结束语

此系统已成功应用，并且各项指标达到或超过客户要求，XYZ轴重复定位精度±0.01mm，定位精度为±0.03mm，机器运行平稳。控件开发的功能超过客户需要，实现了快速方便操作，运动路径合乎要求，位置采集准确，采集频率高。此系统丰富的图形，文本编辑功能可应用于数控机床中。