[01533122]微波暗室运动平台系统

微波暗室运动平台系统是一个机电控制系统，对整个系统的设计分成机械结构系统和控制系统。机械结构系统分为小车的整体结构、收缆机构、自适应检测机构、其它辅助功能零件等。控制系统采用基于IPC和PLC的上下位机分布并行的控制结构体系。计算机（IPC）作为上位机控制系统，完成系统的集散控制，负责整个系统的管理、控制、监控和人机交互，用户通过IPC对整个系统进行操作控制。PLC作为下位控制系统，接受上位机的指令完成特定的功能，并对相应的各个子系统进行控制。上位机与PLC采用RS485进行联接，而保证上位机和PLC之间通讯可靠性和安全性。为实现系统的各项功能及达到各项性能指标，采用了如下的一些关键技术：1)确保系统高运行及定位精度的准确分段、分段校正、逐段拟合技术由于用户方对运动平台的定位精度要求较高，而圆弧轨道由于直径较大，若把圆形轨道看作理想圆形处理其圆度误差已经超出小车定位精度要求，所以必须对轨道进行角度校正。为此经过现场测量以及理论计算，我们决定将整个圆周等分为十六段，从而为整个系统设置十六个校正点，校正点作为运动平台运行精度的基准精度误差必须在0.01度以内。我们采用了自行设计的高精度分度头加激光器的分度方案，经过三次重复分度，实测重复分度精度优于0.005度。利用已经分好的分度点作为校正点对小车的实际位置分段校正，当小车每经过一个分度点就校正一次小车的位置值，这样就消除了段与段之间的累积误差。另外由于校正点处探测体约有20毫米宽，为了消除该宽度引起的误差，采用了不同运动方向分别校正的方法。由于圆形轨道不是理想的圆形，所以在进行轨道拟合的时候不能按一个标准圆进行拟合，我们利用前面做好的分段，把每一个小段按一个理论圆拟合，不同的段按不同的圆拟合，这样就减小了轨道形状不规则带来的误差。2)摩擦轮自适应浮动支架结构系统将编码器安装在运动平台上，使编码器与平台一起运动。编码器的摩擦轮与导轨相接触，依靠摩擦使编码器转动，从而实现位置检测的目的。为了使编码器的摩擦轮与导轨有良好的接触，保证摩擦轮作纯滚动，我们采用自适应调整机构。在该机构中我们采用活塞式调整机构，双端弹簧自动调整，螺钉导向。调节螺钉用于调整摩擦轮与轨道的接触状况，导向螺钉防止活塞在缸体内转动。调整范围为15mm。3)保证平台自动转向的不等径轮非平行轴设计运动平台是在直径为20米的圆形轨道作圆周运动，如果其内外轨道轮子设计为一样大小，那么其转速必然不一样，速度慢的车轮就会打滑，这样必须采用差速装置，就会导致系统机构复杂化。将内外轮设计为不等径，则内外轮就可实现纯滚动运动，从而解决了防止车轮打滑的问题。为了保证四个车轮都沿轨道作圆周运动，必须保证任意时刻四个轮子的运动方向与圆形轨道相切，因此不能把轮子的转轴设计为平行模式。两轮轴的延长线应通过圆形轨道的圆心，实际安装时，应使两轴成一定的夹角。这样，就能实现在同一转速下，平台的四个轮子都沿轨道作纯滚动，同时使得平台的结构设计得到简化。4)保证全自动连续运行的拖缆技术及收缆机构设计技术为实现运动平台高安全可靠性前提下的长时间连续运行的系统要求，运动平台的供电装置采用了拖缆供电的方式，将交流伺服电机使用的三相200V交流电和供车载仪器使用的两相220V交流电通过收缆机构中的两路屏蔽电缆分别输送至四辆运动平台，另外拖缆中使用的高性能双屏蔽多芯控制电缆极大的提高了控制系统的运行可靠性，同时也为运动平台的全自动运行提供了线路保障。收缆机构的设计除采用同本系统其他结构设计相一致的全数字化虚拟设计虚拟装配方式外，结构设计与工程材料选择上都有创新。由于系统所处现场环境特殊安装空间有限，收缆机构必须简洁可靠，因此收缆机构设计为矮立柱短悬臂梁支撑轻质铝合金导轨的结构方式。配合铝合金导轨使用的电缆悬挂滚轮采用高强度耐磨塑料滚轮，这种滚轮在轨道中的运行非常流畅连续运行时的磨损很小，可以使整个收缆机构在长时间免维护的情况下稳定运行。5)智能避障技术微波暗室运动平台系统工作在恶劣的环境中，运动平台应该具有智能避障的功能，以便防止可能出现的各种碰撞。项目中采用了红外检测技术与智能控制算法实现运动平台的智能避障功能。在每辆小车的车头和车尾都装有红外探测器，这些红外探测器检测小车运动方向的前方适当范围内是否有阻碍运动的障碍物，并实时将检测信号发送给下位控制器，下位控制器根据控制算法实现智能避障。红外探测器的检测范围可以根据每辆小车实际情况进行调整，以保证能可靠检测出小车运动的障碍物。