DDS在扫描式X光机的运动控制设计探究

2019-07-28李慧慧

商品与质量 2019年51期

李慧慧

南京市电子口岸有限公司江苏南京 210000

扫描式X光机的特点在于其精度高、性能好，可以得到清晰、精细的X数字化图像，也能够缩短和减少出片时间，实现远程教验。X光机运动控制设计要求高，需要满足均速性、平稳性和多次扫描等作用，也具有极强的运用要求。本文针对该光机的运动控制要点进行研究，探讨改性能运行的主要原因，并结合数字频率合成器进行调速控制，最终会满足运动控制的多项要求。

1 分析DDS在扫描X光机运动控制的要点

随着我国科学技术不断发展，人们对X光片有了更为深刻的认识和理解，新一代X光机设备工作原理在于控制和固定扫描设备文档，直接利用传感器和发射头检测被检测物的上下方，最后在对扫描区域进行全方位扫描，经过扫描控制后，整个感应器可以输出经过放大后的若微电流，并最终经过数据处理和图像控制，实现数据传输目标啊。

1.1 电机和电机控制器的选择要求

通常而言，扫描设备在水平扫描时候可拖动的最大重量为220KG，摩擦力也属于滚动摩擦，可选用0．5-1kw的小功率电机满足动力要求。在这里设计人员需要分析速度和位置对扫描设备的运行情况进行研究。位置型的电机驱动要求满足位置和速度的双方面要求，多选用0．75kw的直流伺服电动机，并安装光电编码器，保证电气驱动选择脉冲控制质量[1]。

1.2 运动控制研究分析

完成初次电气控制扫描后，后设计需要分析速度对设备的扫描质量影响。速度设计控制时候，因为位置型电机驱动多采用脉冲控制，允许误差也多在±4095个脉冲范围，建议加减速度时候应当采用合理的升降曲线处理，以保证在较短的140毫米内，保证电机启动平稳。若运动升降的变化速度过快，驱动发送的控制脉冲频率步距变化过快，也会让电机产生震荡（如图1所示）。

图1 应用参数值分析

为了控制以上运动问题，需要在控制范围内加上直接数字合成频率其，也可以采用多个标准信号处理实现多个分辨率，高精度控制。一般可数字变成频率合成器和时钟发生器相位累加为32为，输入参考信息频率也多在1-125MHZ，但频率更新后，该速度可以达到每秒钟两千三百多万次，输出频率分辨率为0．000224Hz，内部也带有转换器和比较器。

此外，AD9550内部设有多纤维的寄存器，在保证32位频率控制和相位控制3位功能控制字基础上，也可完成并行或者串行的输出、输出方式，为了有效保证和控制原理谐波，也建议将输出频率限定和控制在参考时钟33%以下，当选用的参考时钟为12．8MHz时候，输出频率范围也变成了0-4．2MHz，分辨率完全满足设计要求。

2 运动部分设计分析

2.1 电机驱动控制器分析

电机驱动器的工作方式为，保证驱动器的使能端置于低水平，且多个端口连接有效，但CW端可以输出脉冲，整个电机也可以实现正向旋转，整个CCW端输入脉冲后，电机可以反向旋转，每输入一个脉冲，电机转动的角度也会发生明显变化。且电机转速和控制买充电脉冲成正比，有且仅但电机转速和控制脉冲频率成正比时候，可通过脉冲数控制距离，最终实现速度和位置得到控制[2-3]。

2.2 速度控制

上文论述了扫描区域电机速度对扫描清晰度的影响，因位置型电机驱动采用脉冲控制方式，允许误差在4095个数内，因此建议采用合理升降速曲线控制，保证在较短的140mm内，电机稳定其平稳制动运行，若电机的升降速度过快，也会对整个驱动器发送控制冒充频率造成影响，严重时也会导致电机发生振荡问题。

2.3 单片机直接发送脉冲控制分析

单片机运行需要完成上位机通讯和控制床宣传和接受意外伤害传感器等相应的影响，这些控制方法都需要采用1．25秒匀速加速度为基础，实现数据控制。一般一个单片机的晶振为24MHz，周期的指令控制在0．5微秒。若采用单片机指令发出一定的脉冲，整个脉冲的变化速度步距过大，高速运转时候也可能产生过冲问题，若超出了允许范围值，整个电机就会产生强烈的振动[4-5]。