[发明专利]一种用于工业CT的单轴运动控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及工业CT检测领域，以及其它一些短距离探测扫描的领域，特别涉及一种结构简单、低成本的用于CT检测中的径向、层厚和插值等部分测量的单轴运动控制系统。

背景技术

工业CT从本质上来讲也是一种射线检测技术，但是与常规射线检测技术相比，又具有其独特的优点：首先，工业CT能够对被检测物进行二维甚至三维的图像重建，对物体的形状尺寸、内部结构等通过图像进行直观的展示，克服了常规检测技术图像信息混叠的缺点；其次，工业CT具有卓越的空间分辨率及密度分辨率，能够对被检物体进行定性、定量的分析与测量；工业CT扫描产生数字化的图像，不仅存储方便，还能够直接提取象素尺寸、缺陷大小等物理信息进行分析处理等。基于以上技术特点，工业CT技术被国际无损检测界公认为最优检测手段。

目前X射线工业CT探测器常见的构成方式主要有：①闪烁晶体+光电倍增管(PMT)，如瑞士联邦材料测试及研究实验室的工业CT系统，其X射线探测器就是采用此种方式；②闪烁晶体+光电二极管列阵(PDA),如以色列研制的工CT系统中X射线探测器；③闪烁屏+图象增强器+CCD的X射线探测器方式，如美国Argonne国家实验室的工业X-CT系统；④闪烁屏+光纤面(FOP)+CCD的X射线探测器方，如美国BIR公司研制生产的工业X-CT系统等。

在应用集成式控制策略的自动控制系统中，其功能需求包括系统电源的状态信号的检测和控制、运动控制、采集控制、加速度控制和安全联锁等。计算机要收集各个部分的信息，对信息进行分析处理后，才能正常的实施控制。计算机采用总线的方式来控制电源，安保控制和数据采集的同步控制用以状态信号的检测，这两者对计算机的要求都不是很高，但是集成化的控制器中，运动控制模块对计算机的要求比较高，同时应用集成系统来完成控制，增加了控制机柜的设计难度，如果要进行多轴运动控制器设计，难度会进一步增大。同时，对于驱动器跟电机之间的信号连接布局，也有相应的难度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是设计一种基于FPGA的单轴运动控制系统，主要是应用于工业CT。利用FPGA的丰富资源，使控制硬件板面简化，更具有更强的扩展能力，同时本发明还具有结构简单、低成本、维护方便的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于工业CT的单轴运动控制系统，包括上位机、控制器、驱动器、执行机构和反馈装置，所述上位机用于发出控制命令并显示反馈装置反馈回来的信息，所述控制器接收上位机发出的命令，经由控制器处理后发出相应的脉冲信号控制驱动器驱动执行机构运动，所述反馈装置将执行机构产生的信息通过脉冲信号的形式反馈给控制器和驱动器。

进一步，所述控制器包括控制芯片以及分别与控制芯片连接的电源模块、晶振和锁相环模块、LED指示状态模块、JTAG和AS配置模块、通信模块和驱动器连接模块。

进一步，所述控制芯片的型号为Cyclone2EP1C3T144C8N。

进一步，所述控制器还包括与控制芯片连接的按键和显示模块，按键用于对控制器发送控制指令，显示模块用于显示按键内容和上位机发送的控制指令。

进一步，所述反馈装置包括反馈电机位置信息的光电编码器或光栅和保障系统安全运行的保护装置；编码器将电机产生的位置信息通过脉冲信号的形式，经过串口将反馈信息显示在PC上。

进一步，还包括通信接口模块，上位机通过通信接口模块与控制器连接。

进一步，所述保护装置包括用于控制电机减速的主限位开关和用于控制运行位置上限的从限位开关。

进一步，所述通信接口模块为RS485通信方式，RS485信号由上位机的RS232接口输出信号，通过RS485/RS232转换器转换得到。

本发明的有益效果是：

1、从其控制需求出发，提出了基于FPGA的独立轴运动控制系统设计，该系统结果简单、成本低、速度快、板面小，能够很好的保证独立轴运动的控制。总体上实现了控制信息的下发、位移信息的反馈和通信功能。

2、在控制器中还加入按键和显示部分，可以进行显示和手动调节。通过最终的测试，表明系统能够很好的实现控制，保证了控制精度和速度。该独立轴运动控制系统能够应用于CT检测和某些机床中。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为独立轴运动控制系统总体框图；

图2为控制器结构图；

图3为控制总体流程图；