數(shù)字化仿形控制系統(tǒng)及三維曲面跟蹤測量技術.pdf

1、自由曲面零件在工業(yè)領域的應用日益廣泛，特別是能源、航天、國防等重大工程中的一些關鍵零部件，呈現(xiàn)大型不規(guī)則曲面的特征。集測量、處理和加工控制于一體的數(shù)字化加工方法是解決這一類零件制造難題的有效途徑，三維曲面跟蹤測量和數(shù)字化仿形加工是其中至關重要的環(huán)節(jié)。本文構建了一種開放式體系結構的數(shù)字化仿形控制系統(tǒng)平臺，并對接觸式曲面跟蹤測量的原理及若干關鍵技術進行了理論和仿真實驗研究。 在綜述和剖析了開放式數(shù)字化仿形控制系統(tǒng)特征的基礎上，設計和

2、構建了以工業(yè)計算機(IPC)和通用工業(yè)接口卡為核心的硬件平臺。根據(jù)該系統(tǒng)的主功能和輔助功能要求，規(guī)劃設計了軟件總體布局和功能模塊組織層次。 基于多媒體定時技術，在Windows2000平臺上完成了實時控制方案。應用鍵盤鉤子技術，高效地實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的管理和調度機制。應用VC++集成開發(fā)工具，編寫了系統(tǒng)的主程序和界面管理程序。 介紹了三維仿形儀的原理、結構及其放大倍率的校準過程，研究了曲面跟蹤測量的理論和算法，提出一種新型

3、的等弦高差數(shù)據(jù)采樣算法——中間三點比較判別法，提高了采樣處理算法的精度。 基于模糊-PID復合控制策略設計了壓偏量模糊-PID復合控制器，通過合理地選擇控制器來有效調節(jié)徑向速度所對應的控制電壓，提高了壓偏量的控制精度和跟蹤測量過程的平穩(wěn)性。 為了提高仿形系統(tǒng)的位置控制精度，設計了基于PID控制器的位置控制閉環(huán)結構，采用遺傳算法對PID參數(shù)進行了優(yōu)化，運用Matlab仿真程序獲得了理想的PID優(yōu)化參數(shù)。控制系統(tǒng)的階躍響應仿