在实现高精度的可稳定获取物体三维轮廓数据的三维扫描机。其中,运动控制技术与数据采集方式是最为重要的两个问题。首先,经过对运动控制技术的研究分析后确定合适的运动控制方案,可保证对运动平台和色散共焦位移传感器的的高精度协同控制,最大限度的保证了三维测量的精度,这对于获取物体的三维数据信息非常关键。其次,获取客观物体的三维数据的方式有很多,研究各种测量方式的测量原理,并分别分析其优缺点,选取最适合的数据采集方式也尤为关键。
早期的运动控制技术比较单一,大多应用于伺服控制中。之所以出现运动控制技术,就是在实际工作中需要实时获取机械运动装置的运行速度和位置坐标数据,再根据相关计算对这些数据进行调节,使得机械运动装置可以按照人们预先设计好的运动路线进行运动。运动控制器就是运动控制技术在实际工作中的应用。早期的运动控制器最大的特点就在于其专用性,而且可以在没有附加处理器和操作系统的情况下单独完成运动控制的工作。在不断的发展过程中,人机交互功能也得以实现,这不仅为用户带来了方便,也为更多的工艺实现增加了可能性。然而由于早期的运动控制器设计思路有所局限,这些控制器往往都是根据某一种类的自动化数控设备的需求进行设计和开发,运动控制的相关技术手段较为单一。用户只能根据已经指定好的协议进行程序开发来完成自己的工艺加工,数据传输方式也大多只有RS232方式。这就使得早期的运动控制器只能满足某一特定工艺的加工需求,更无法实现跨领域的应用。
由于现代工业的技术水平得到了迅猛发展,工艺加工的要求也在不断发生变化。这些只能满足某一特定工艺要求的专用运动控制器由于不能跟上生产需求而逐渐遭到了市场的淘汰。于是,实际的市场需求推动了运动控制器逐渐由专用走向通用。其实早在1987年,美国空军就发布了十分具有前瞻性的Next Generation Controller计划,在美国政府的资金支持下开展了对具有开放性的通用运动控制器的研究。当时间来到90年代中后期,许多发达国家率先进入了工业高速发展的时期,工业生产的市场对新型运动控制器的需求越来越大,这直接加快了通用运动控制器的快速发展。于是通用运动控制技术在经过一代代研究工作者的精心研究下日趋完善,如今通用运动控制器作为一种成熟的工业产品在生产加工中扮演了十分重要的角色,在各行各业的生产加工中都能看到它的影子。它不仅拥有非常可观的市场规模,还具有更加广阔的发展前景。
现如今通用运动控制器根据结构不同可分为如下三种:
Soft型开放式运动控制器。它的所有运动控制软件都安装在计算机中,而硬件部件由外部I/O和伺服驱动之间的标准化通用接口与计算机组成。用户可以利用开放的运动控制内核,在包括WINDOWS平台在内的各种操作系统中按照用户需要的控制要求开发各种控制功能,从而构成可以符合不同用户个性化需求的高性能运动控制系统。德国Power Automation公司的PA8000NT、美国MDSI公司的Open CNC等产品都是基于Soft型开放式运动控制器的代表性产品。Soft型开放式运动控制具有开发与制造成本较低,可在多个平台上按需开发控制功能等特点,可以带给系统集成商和开发商更好的开发空间。
基于计算机标准总线的运动控制器。它的特点是运动控制器独立于计算机之外,具有开放式的体系结构。这种运动控制器的CPU大多是微机芯片或DSP,拥有伺服驱动和伺服滤波控制、高速实时插补、运动规划和外部I/O之间的标准化通用接口等功能,可根据用户的不同需求开放相应的函数库,在包括WINDOWS和DOS等平台在内的多种平台下自行开发应用软件,用户可按需组成各种不同的控制系统。由美国Deltatau公司开发设计的PMAC系列产品就是其中的代表性产品。目前这种运动控制器已经发展成为了市场上的主流产品。
嵌入式结构的运动控制器。这种运动控制器产品的最大特点是将计算机嵌入到运动控制器中,并且能够独立运行。它实质上仍是基于计算机总线结构的运动控制器变化而来,计算机与运动控制器之间的通信还是依靠计算机总线。
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