1. 系統(tǒng)要求

1) 設(shè)計(jì)一檢測(cè)系統(tǒng)，它能控制檢測(cè)頭沿著物體表面0.5mm的距離運(yùn)動(dòng)，并且在運(yùn)動(dòng)同時(shí)時(shí)刻保證檢測(cè)頭垂直于物體表面。

2) 系統(tǒng)可控制兩個(gè)直線軸（X  Z1）和一個(gè)回轉(zhuǎn)軸（B），其中兩個(gè)直線軸（X  Z1）和回轉(zhuǎn)軸（B）可以聯(lián)動(dòng)，回轉(zhuǎn)軸（B）的方向保持與X Z1運(yùn)行軌跡的法線保持一致。為了增加檢測(cè)速度，再增加一Z2軸檢測(cè)工件的直線部分。

3) 可通過(guò)手動(dòng)、自動(dòng)方式對(duì)4個(gè)軸進(jìn)行控制。

4) 提供10個(gè)零件的運(yùn)行軌跡，各零件的工作起始點(diǎn)可以通過(guò)手動(dòng)方式確定。

5) 可通過(guò)觸摸屏進(jìn)行手動(dòng)操作。

2. 硬件構(gòu)成

檢測(cè)頭是針形結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)減速器控制檢測(cè)頭旋轉(zhuǎn)。二維十字平臺(tái)控制旋轉(zhuǎn)軸的平面運(yùn)動(dòng)。被檢測(cè)物體固定以后，運(yùn)動(dòng)控制器要根據(jù)其外形控制檢測(cè)頭沿物體表面運(yùn)動(dòng)。

主要硬件構(gòu)成：

1) 二維十字平臺(tái)(Z1 Z2)，單維平臺(tái)(Z2)

2) 行星減速器，用在旋轉(zhuǎn)軸

3) 松下A4伺服電機(jī)4套

4) Trio MC206運(yùn)動(dòng)控制卡

5) 斯美特觸摸屏

6) 行程開關(guān)等

3. 編程說(shuō)明

檢測(cè)頭運(yùn)動(dòng)規(guī)劃如圖所示：

一共有十種工件，每一種工件的尺寸都是預(yù)先知道的。而且可以看出工件外形都是由直線和圓弧組成。所以檢測(cè)頭沒(méi)走一個(gè)線段都要經(jīng)過(guò)兩個(gè)步驟，第一步走到線段的起始點(diǎn)，并調(diào)整檢測(cè)頭垂直于起始點(diǎn)的切線方向；第二步，分兩種情況：1，如果線段是直線，則直接控制二維十字平臺(tái)走直線插補(bǔ)，旋轉(zhuǎn)軸沒(méi)有運(yùn)動(dòng)；2.如果是圓弧，需要走3軸插補(bǔ)，控制十字平臺(tái)逆時(shí)針走大圓弧，同時(shí)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一定的角度，保證檢測(cè)頭垂直于曲面。

特殊處理：個(gè)線段之間如出現(xiàn)奇點(diǎn)，由于法線方向跳變，需要調(diào)整檢測(cè)頭，才能繼續(xù)檢測(cè)。

觸摸屏通過(guò)MODBUS總線和MC206通訊，Trio MC206x 運(yùn)動(dòng)控制器內(nèi)置實(shí)時(shí)多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)，使206可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序，等級(jí)高的程序優(yōu)先執(zhí)行。MC206x用一個(gè)進(jìn)程做鍵盤響應(yīng)和參數(shù)修改，這樣觸摸屏就可以控制MC206x了。

檢測(cè)過(guò)程中不能被其他事件打斷，所以檢測(cè)運(yùn)動(dòng)控制部分單獨(dú)用一個(gè)高級(jí)進(jìn)程來(lái)執(zhí)行。

檢測(cè)過(guò)程中MC206x的輸入口用來(lái)接收結(jié)果信號(hào)，合格與否用輸出口控制指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)做好工件統(tǒng)計(jì)，顯示在觸摸屏上。

Trio編程畫面

觸摸屏畫面

4. 總結(jié)

最終效果非常理想，2s內(nèi)可以快速檢測(cè)完一個(gè)元件，檢測(cè)頭距離物體保持在0.5mm，檢測(cè)儀器輸出穩(wěn)定。