影像检测系统和多轴数控系统开发的关键技术.doc

一：影像检测系统1、系统构架影像检测系统主要用于检测不规则形状的物体，通过直线光束照射并在数码相机中多角度成像，再通过数学建模把多个平面图像合成为一个三维模型，由此立体模型计算出各种检测参数是否合格。该系统主要由高分辨率数码相机、数据采集和处理系统、三维建模分析处理模块以及前台操作界面控制系统组成。该系统涉及到一些复杂的数学建模过程和一些计算机底层软件程序的编写，因此实现的难度比较大。目前国内还没有相对成熟的产品，市场基本被国外开发的系统所垄断。2、技术难点l 图像智能识别技术图像智能识别技术是通过图像处理软件智能识别出各项需要的图像和数据到数据库中，并通过模糊识别技术计算出后期处理所需的各种参数。该技术目前在国内已经得到了一些应用，例如在文字识别技术上就已经比较成熟了，但是对于非标准形状的物体，需要准确的识别还是存在一些困难。l 海量数据库的存储和优化技术由于在图像处理过程中，可能会产生相当大的数据量，这些数据存放在数据库中，如果得不到优化，存取速度就会变得很慢，这对于海量数据库中的运算是不允许的，因此需要对其数据结构或者其存储方式进行优化，以适应快速读取得需要。l 平面图形的三维建模技术如何从多个不同角度的平面图形合成为一个三维的立体模型，这是一项比较困难的技术。目前国内还没有比较成熟的相关技术资料，该技术需要有很扎实的数学基础，因为中间使用到相对复杂的数据模型，该项技术难度比较大。l 底层软件开发技术因为该项技术涉及到底层软件程序的编写，需要熟悉各种硬件的接口通信协议，而许多设备的底层接口并不是开放的，也没有相关的技术资料，因此开发起来难度也会比较困难。3、技术发展前景该项技术运用到多项比较难以攻克的技术难题，目前在国内的一些高校已经开始研究一些相关技术了，因此可以借助高校或者一些高新技术产业的外部力量，加快研发的进度，少走一些弯路，否则依靠自身的科研能力可能需要比较长的研发周期。二：多轴数控控制系统1、系统构架多轴数控控制系统是通过在实时运行系统中运用各种控制系统来控制伺服或步进电机运动，进而达到控制机床设备的运动控制系统。在控制系统中由于控制方式的不同可以分为PLC控制、板卡控制、模块控制和软件控制等方式。n PLC控制方法是使用PLC厂家提供的运动控制模块来对电机进行控制，但一般都用于相对简单的运动控制系统，编程工作量比较少；n 运动控制卡控制，相对PLC控制需要自行编写软件控制平台的工作，但现在的主流板卡只能实现三轴以内的插补运算，因此也有一定的局限性；n 模块控制是通过使用一些厂家提供的运动控制系统，通过简单的配置即可实现运动控制，但因其高度的封装性后期要进行改进或优化都很困难；n 如果使用纯软件控制需要自行研究多轴插补的建模和计算方法，这种实现方式难度很大。2、技术难点l 实时操作系统控制技术通常的软件都是运行在操作系统之上，其运行优先级低于操作系统的优先级，硬件资源优先满足操作系统，因此实时性比较差。在多轴数控系统中要求其运行优先级高于操作系统，因此一般通过嵌入式操作系统去实现实时控制技术，因此需要掌握嵌入式操作系统的构建和资源分配技术。l 插补算法建模和编程技术现有的多轴插补算法主要由三轴的直线插补、两轴的圆弧插补和S形曲线插补算法。如果要实现更复杂的插补，那就必须自行去研究插补模型和编写软件的实现程序，完成该项工作需要有很好的数学基础和优秀的编程能力，虽然可以借助Matlab等工具软件的一些功能简化这些工作，但其实现的难度仍然比较大。另外，因为很多刀具都是非标准形状的，因此需要对运动过程加以细分，分解为可以通过直线或圆弧去逼近的曲线，整个加工过程是一个不断拟合的过程，这也为编程工作带来很大的困难。l 硬件模块通信技术由于使用到各种不同的控制系统、执行模块或不同的板卡，其都有不同的通信协议，因此要让这些不同的硬件在一起协调运转，需要建立一套稳定的数据通信模块，保证系统间的正常通信。3技术发展前景倍福PLC由于带有运动控制模块，因此通过该PLC可以实现多轴的运动控制，但其实时性和精度能否达到还需要实践去检验。该控制系统具有一定的开放性，用户可以在其基础上去开发运动控制系统，也能缩短开发周期；采用运动控制卡开发运动控制系统相对开发PLC运动控制系统需要更长的开发周期，但可以为多轴控制系统积累丰富的经验；采用