五坐标测量系统的研究与开发
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摘要
计算机自动测量和控制系统(简称测控系统)诞生于20世纪60年代。广泛应用于航空、航天、核科学研究、工厂自动化、实验室自动测量和控制，以及办公自动化、商业自动化、家庭自动化等人类活动的各个领域。
随着微电子技术、计算机技术系数字信号处理器(DSP)等先进技术在测试技术中的应用，现代测控技术在集成仪器、测试系统的体系结构、测试软件、人工智能测试技术等方面有了长足发展。本文中所论述的测控系统就是根据二炮的具体要求而设计的一种专用系统。其目的是对内外球面的参数进行测量。
系统从机械结构的设计到控制系统的搭建和测量系统的构思都有所创新。机械上摒弃了龙门式、悬臂式等传统的结构，设计了一种杆式球坐标测量机。并对所建模型进行大量的数据计算和分析，验证了机构的合理性。控制系统采用主从两级分布式控制方式，同时使用了DSP多轴运动控制器以缩短运行周期、提高实时性。将长光栅贴在扇形轮上的办法来解决角度测量的问题，对测量系统进行空间定位。它弥补了圆光栅体积大、精度较低的不足，提高了定位精度。测量系统中制定出了CCD摄像头和激光传感器配套使用的高效、高精度的测量方案。
Measurement and control system was born in 1960s. It has been widely used in the field of aviation, nucleus industry, auto measurement and control in lab, automation in factory, office, business and in family.
Modern measurement and control system has developed fast in the field of integrated instrument, construction, testing of software and artificial intelligence, along with applying the technology of micro-electronics and digital signal processor to measurement and control system. The measurement and control system we discuss in this paper is designed for the special purpose. It is used for measuring parameters of sphere.
The system is innovative from the design of mechanical to the setting of control system and the deal of measuring system. We spurned conventional structure of CMM and design a new CMM based on sphere coordinate. We computed and analyzed lots of data about the mathematics model and validated the rationality of the machine. The control system comprise two rank of principal and subordinate. Meantime, we introduced DSP controller into the system , so as to abbreviate the period of run and advance real time. The method of gluing long grating to fan-shaped wheel resolved the problem of measuring of angle. It remedy the bug of round grating and advanced the precision of orientation. We set down high performance and high precision frame in measuring system through using CCD and laser synchronously.
随着微电子技术、计算机技术系数字信号处理器(DSP)等先进技术在测试技术中的应用，现代测控技术在集成仪器、测试系统的体系结构、测试软件、人工智能测试技术等方面有了长足发展。本文中所论述的测控系统就是根据二炮的具体要求而设计的一种专用系统。其目的是对内外球面的参数进行测量。
系统从机械结构的设计到控制系统的搭建和测量系统的构思都有所创新。机械上摒弃了龙门式、悬臂式等传统的结构，设计了一种杆式球坐标测量机。并对所建模型进行大量的数据计算和分析，验证了机构的合理性。控制系统采用主从两级分布式控制方式，同时使用了DSP多轴运动控制器以缩短运行周期、提高实时性。将长光栅贴在扇形轮上的办法来解决角度测量的问题，对测量系统进行空间定位。它弥补了圆光栅体积大、精度较低的不足，提高了定位精度。测量系统中制定出了CCD摄像头和激光传感器配套使用的高效、高精度的测量方案。
Measurement and control system was born in 1960s. It has been widely used in the field of aviation, nucleus industry, auto measurement and control in lab, automation in factory, office, business and in family.
Modern measurement and control system has developed fast in the field of integrated instrument, construction, testing of software and artificial intelligence, along with applying the technology of micro-electronics and digital signal processor to measurement and control system. The measurement and control system we discuss in this paper is designed for the special purpose. It is used for measuring parameters of sphere.
The system is innovative from the design of mechanical to the setting of control system and the deal of measuring system. We spurned conventional structure of CMM and design a new CMM based on sphere coordinate. We computed and analyzed lots of data about the mathematics model and validated the rationality of the machine. The control system comprise two rank of principal and subordinate. Meantime, we introduced DSP controller into the system , so as to abbreviate the period of run and advance real time. The method of gluing long grating to fan-shaped wheel resolved the problem of measuring of angle. It remedy the bug of round grating and advanced the precision of orientation. We set down high performance and high precision frame in measuring system through using CCD and laser synchronously.
引文
[1] 张国雄．三坐标测量机．天津大学出版社，1999年．
[2] 冯勇，等．现代计算机数控系统．机械工业出版社．1996年．
[3] 陶永华，尹怡欣，葛芦生．新型PID控制及应用．机械工业出版社．1998年．
[4] 黄真，孔令富，方跃法．并联机器人机构学理论及控制．机械工业出版社．1997年．
[5] 诸静．机器人与控制技术．浙江大学出版社．1992年
[6] 熊有伦，等．机器人学．机械工业出版社．1993年。
[7] 常健生．检测与转换技术．机械工业出版社．1996年．
[8] 强锡富．传感器．机械工业出版社．1996年．
[9] 蔡自兴．机器人原理及其应用中南工业大学出版社．1988年．
[10] [美]约翰·F·加德纳，周进雄，张陵译，机构动态仿真．西安交通大学出版社．2002年．
[11] 李发海，王岩．电机与拖动基础．清华大学出版社．1994年．
[12] 孙长库，叶声华，激光测量技术，天津大学出版社．2001年．
[13] 李谋．位置检测与数显技术．机械工业出版社．1993年．
[14] 刘乐善，叶济忠，叶永坚．微型计算机接口技术原理及应用．华中理工大学出版社．1996年．
[15] 郭应征，李兆霞．应用力学基础．高等教育出版社．2000年．
[16] 哈尔滨工业大学理论力学教研室．理论力学(上)．1982年．
[17] Panasonic交流伺服电机驱动器MINAS A系列使用说明书．
[18] 符曦．系统最优化及控制．机械工业出版社．1995年．
[19] 曲家骐，王季秩．伺服控制系统中的传感器．机械工业出版社．1998年．
[20] 曹惟庆．连杆机构的分析与综合．科学出版社．2002年．
[21] 张云生．实时控制系统软件设计原理及应用．国防工业出版社．1998年．
[22] 张纪元，沈守范．计算机构学．国防工业出版社．1996年．
[23] 华大年，华志宏，吕静平．连杆机构设计．上海科学技术出版社．1995年．
[24] 楼顺天，于卫．基于MATLAB的系统分析与设计—控制系统．西安电子科技大学出版社．1999年．
[25] 王国彪．机械优化设计方法微机程序与应用．机械工业出版社．1994年．
[26] 刘惟信．机械最优化设计(第二版)．清华大学出版社．1994年．
[27] 赖寿宏．微型计算机控制技术．机械工业出版．1999年．
[28] 何克忠，李伟．计算机控制技术．清华大学出版社．1998年．
[29] 叶伯生．计算机数控系统原理、编程与操作．华中理工大学出版社．1999年．
[30] 唐光荣，李九龄，邓丽曼．微型计算机应用技术(上)．清华大学出版社．2000年．
[31] 吴道悌．非电量电测技术．西安交通大学出版社．2001年．
[32] 郭庆鼎，王成元，周美文，孙延玉．直线交流伺服系统的精密控制技术．机械工业出版社．2000年．
[33] 李志民，张遇杰．同步电动机调速系统．机械工业出版社．1996年．
[34] 白恩远，王俊元，孙爱国．现代数控机床伺服及检测技术．国防工业出版社．2002年．
[35] 吴敏渊，金伟正，胡志雄，黄建忠．ADSP系列数字信号处理器原理．电子工业出版社．2002年．
[36] 高健．机械优化设计基础．科学出版社．2000年．
[37] 徐士良．计算机常用算法．清华大学出版社．1995年．
[38] 焦振学．微机数控技术．北京理工大学出版社．2000年．
[39] 黄大贵．微机数控系统．电子科技大学出版社．1996年．
[40] 王爱玲，张吉堂，吴雁．现代数控原理及控制系统．国防工业出版社．2002
年．
[41] 张国雄，沈生培．精密仪器电路．机械工业出版社．1987年．
[42] 张玉凯．机械优化设计入门．天津科学技术出版社．1984年．
[43] 钱能．《C++程序设计教程》．清华大学出版社．1999年．
[44] 胡寿松．《自动控制原理》．科学出版社．2001年．
[45] 张志涌等．精通MATLAB 5.3版．北京航空航天大学出版社．2000年．
[46] 付京逊．机器人学．中国科学技术出版社．1989年．
[47] 苏金明，阮沈勇．MATLAB 6.1实用指南(上、下册)．电子工业出版社．2002年．
[48] 魏权龄等．数学规划与优化设计．国防工业大学出版社．1984年．
[49] 章云，谢莉萍，熊红艳．DSP控制器及其应用，机械工业出版社．2001年．
[50] 《数学手册》编写组．数学手册．高等教育出版社．1999年．
[51] 刘卫国．科学计算与MATLAB语言．中国铁道出版社．2000年．
[52] MEI Installation_Guide Version 2.5, October 1997, Motion Engineering, Inc.
[53] MEI C_programming_guide June 1998, Motion Engineering, Inc.
[54] MEI Sample_apps_guide May 1998, Motion Engineering, Inc.
[55] Bjane Stroustrup THE C++PROGRAMMING LANGUAGE(Special Edition).Pearson Education.
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