本文开发了一种将高性能的二维伺服系统应用于激光测厚仪上,以伺服电机作为动力的激光测头根据预定的轨迹,自动扫描被测物的整个表面,根据测头经过的轨迹,定时起动测量系统。 本论文主要从软件和硬件设计两方面着手,在软件设计方面主要考虑数字PID算法、环形扫描算法,以及速度控制算法,使得扫描点轨迹按照一定的曲线规律运动,如平面螺旋线,空间螺旋线等,并且使扫描点的速度达到实际测量的需要;在硬件方面,本文实现了三种高性能数字伺服系统,一种是基于C8051F020单片机的伺服系统设计与实现,该系统主要靠软件编程实现,利用数字PID算法、环形扫描算法以及速度控制算法控制激光测头按照预定扫描轨迹运动,设计该系统主要考虑到以后在系统扩展方面十分方便,只需加入其他子程序模块就可实现扩展功能。另一种是基于专用芯片的伺服系统设计与实现,运用智能型运动控制处理器LM629和H-Bridge驱动芯片LMD18200,选用价格低廉的ATMEL89C51单片机,只需向LM629发送运动控制指令,就可以实现高精度的运动控制,从而控制激光测头按照预定的扫描轨迹运动。实现该系统主要考虑到其系统硬件器件少,编程实现容易。第三种是手动调节系统设计,通过手动调节水平和垂直旋钮,就可以控制两路电机运动,实现对激光测头的微调。三种方案都实现了系统的控制电路、驱动电路和保护电路。 实验证明,三种控制方法精度高、响应快、实现方便,能够准确的控制激光测头按预定轨迹运动。