激光投线仪光线自动调校系统的设计与研究

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激光投线仪是工程中用于标定基准线的精密测量仪器,广泛应用于机械加工、家具制造、建筑装潢等相关领域,市场前景广阔。为解决传统激光投线仪光线校准精度较低、调节速度慢、人为因素影响较大等问题,本文在对现有激光投线仪光线调校原理深入研究的基础上,提出一种新型的激光投线仪光线自动调校系统。论文的主要工作和进展如下:  根据激光投线仪光线自动调校要求,对激光投线仪光线自动调校系统的机械结构与硬件部分进行优化设计,改进现有激光投线仪机芯结构,使其更适于光线自动化调节。利用工控机、运动控制卡、伺服电机以及线阵CCD(电荷耦合器件),搭建激光投线仪光线自动调校平台,系统控制部分以工业控制计算机为上位机,选用研华PCI-1240运动控制卡作为该光线调校系统的核心部件,并确定各运动轴的伺服电机及伺服驱动器;最后设计基于线阵CCD的光线检测系统,采用串行通讯方式把信号传输到上位机中,实时显示光线的位置,形成闭环控制回路。  基于激光投线仪光线自动调校设备设计调校算法,分析光线调校可选用的控制方案,并利用MATLAB/Simulink软件对PID控制、模糊控制和模糊PID控制三种控制方案进行仿真与研究,分析了三种控制算法的控制特点以及仿真结果,得出适用于光线调节的最佳控制方案为模糊PID控制,其充分结合了PID控制和模糊控制的优点,在控制效果上具有超调量小、响应时间短、稳态精度高、鲁棒性好等优势。  在激光投线仪光线自动调校系统硬件平台搭建完成的基础上,对光线自动调校系统软件部分进行设计。控制程序采用Windows操作系统作为开发平台,在VC++6.0环境下实现对上位机控制软件的模块化设计,分别对系统初始化、光线位置检测、光线自动调节以及辅助控制等每个模块的实现进行详尽的叙述。  实验验证表明,调校系统具有人机界面友好,便于操作特点,光线经过该激光投线仪光线调节系统调节后,光线的水平度与垂直度都满足精度要求。
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