应变片是一种重要的测量敏感元件,广泛应用于汽车、工业自动设备、航空、医疗和石油等多种领域。鉴于目前应变片手工切割技术存在的弊端,开发一种高效、高精度的应变片自动切割设备将具有很实际的应用价值。本课题以国防科工委研发项目“应变片智能切割设备开发”为背景,以现场总线控制技术为基础设计了一套应变片智能切割系统。该系统通过数字图像处理技术实现了切割线的自动定位,采用激光切割技术进行应变片的切割,并通过以太网现场总线实现了对现场设备的集中监控,完成了应变片的精确、快速及大批量自动切割。本文侧重研究应变片图像处理、现场控制器的设计及以太网现场总线控制系统的性能。论文主要完成的工作如下:(1)分析应变片切割技术的现状,存在的问题,指出应变片智能切割系统开发的意义及系统要实现的技术性能指标。阐述了基于以太网现场总线控制技术的应变片智能切割系统工作原理。(2)完成了应变片切割线精确定位算法的前期图像处理工作。包括应变片含噪图像滤波、灰度图像二值化、连通域查找、标识的提取及标识细化。(3)采用MODBUS/TCP协议实现上位机和下位控制系统通过以太网的通讯,根据系统的工作流程及性能指标设计现场总线控制系统的控制程序。实现了对现场设备的驱动及与上位机的信息交换。(4)针对NCS控制系统存在的问题,利用NS2仿真网络传输协议、业务源流量发生器、路由队列管理机制、路由算法,实现对以太网网络性能的测试,定位本系统中存在的主要问题为以太网时延问题。(5)分析了以太网网络时延组成及特点,通过仿真给出了时延对控制系统性能的影响。针对以太网中存在的随机时延提出了NCS随机时延的解决方案,将对时延的研究转为对系统不确定性的研究,设计了H_∞状态反馈控制算法和改进算法保性能控制,仿真结果验证了保性能控制算法对随机时延控制的有效性。