论文部分内容阅读
随着工业CT技术及系统的快速发展和工程应用领域的不断扩大，对工业CT成像速度和成像精度的要求不断提高，系统越来越复杂，运动轴数越来越多，对运动控制的要求也越来越高。控制系统是工业CT系统关键部分，其性能直接关系着工业CT系统功能和指标。目前国内的CT控制系统受到其硬件结构和控制方式的制约，难以在多轴同步时达到更高的精度和更快的扫描速度。针对这些问题，本文对工业CT多轴同步运动的控制问题进行了分析和研究。论文首先分析了工业CT扫描方式对同步运动控制的需求，在此基础上就目前各种主流控制技术在工业CT中的应用进行了讨论。通过分析，提出了使用西门子SIMOTION运动控制系统作为核心的工业CT控制方案，并对SIMOTION运动控制系统做了详细的介绍，论证了采用SIMOTION同步运动功能能够满足工业CT多轴同步运动控制需求的可行性。其次，通过对CD-1000CX高能X射线工业CT检测系统的CT扫描和DR扫描方式下的射线源与探测器的同步运动的分析，采用SIMOTION齿轮同步运动功能，完成了DR扫描同步运动控制的软件设计。在实现DR扫描方式下的同步运动的过程中，采用实轴跟随虚轴即射线源分层轴、探测器分层轴跟随虚拟主轴的同步控制策略。结果证明采用虚拟主轴的同步控制策略时，位移的最大同步误差要比单轴的跟随误差要小。在此基础上分析了螺旋扫描的三轴同步运动，并且采用SIMOTION齿轮同步运动功能和凸轮同步运动功能相结合的虚拟主轴的同步控制方法实现了射线源-探测器组合与被测物体旋转轴之间的三轴同步运动的控制。在CD-1000CX高能工业CT检测系统的DR扫描方式下的调试试验及在铁路铸件检测中的实际应用，具有较高的控制精度和较小的跟随误差，表明采用西门子SIMOTION运动控制系统能够满足工业CT系统的多轴同步运动的控制要求，并能保证获得高质量的DR和CT图像。