温控技术论文

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温控技术论文范文第1篇

数控技术的应用,使得机械加工脱离了传统以人工控制为主的加工时代,对生产力的提高具有重要作用。数控技术的应用对机械加工的变革性意义主要表现在以下几方面:1)生产效率大幅提高。应用数控技术后,机械加工脱离人为控制,生产周期大大缩短,生产效率大幅提高,废料率大幅降低;2)生产速度更快。数控技术对机械加工时间的控制非常精确,完全不受人为主观控制,在机械加工速度上去除了人为干扰,加工速度得到迅速提高;3)产品外观更美观。机械加工的产品,外观要求精美,数控技术将外观要求输入后,电子自动控制,外观与模型几乎无异;4)产品外形实现多样化。通过制图工具制作模型,产品形状随心所欲,经过数控技术加工都能成为现实;5)产品精度更标准。传统人为控制的机械加工,产品在精度方面控制不够精细。而数控技术的应用,精确控制完全自动化,可以完全避免人为误差。产品加工精度更符合设计标准;6)生产控制自动化。这也是最直观的表现。数控技术的最直接目的就是自动控制,是机械加工摆脱人力因素的唯一选择。数控技术运用自身的数字化功能,可以有效控制机械加工的设备和过程,并采用数控设备、数控编控等技术使机械加工更加系统化。

2机械加工中数控技术的应用

2.1数控技术在机床加工中的应用

机械加工中,机床的应用比例很大。各种各样的模具生产都是由机床来完成的。传统的机床生产,模具的精度控制很难实现自动化,因此,生产出的模具合格率较低,材料利用率低。而数控化技术在机床上应用后,实现了机床全自动化机电一体制,这种机电一体化加工生产技术能保证产品的质量。

2.2数控技术在煤矿机械加工中的应用

煤矿机械具有特殊性,是专用的机械设备,由于其工作环境复杂多变,对安全系统要求较高,煤矿机械加工过程要求精细化程度高。而传统机械加工很难实现其精度的要求。而且,煤矿机械更新换代较快,应用领域单一,所以生产加工量小,下料难。数控技术得到应用后,设备下料切割采用数控技术,改变了过去的工作模式,切割效率得到成倍提高,切割质量高,提高了材料的利用率,降低了设备的生产成本。同时,数控气割机装有自动可调的切缝补偿装置,它允许对构件的实际轮廓进行程序控制,好比数控机床上对铣刀的半径补偿一样。这样可以通过调切切缝的补偿值来精确控制毛还件的加工余量。

2.3数控技术在工业生产中的应用

工业生产过程中,难免会有恶劣的工作环境存在,如高温、高压、操作空间狭小,操作高度过高等。这些危险的工作环境极大地增加了工作人员的工作危险性。而数控技术的应用后,工业生产上类似的恶劣环境完全编入数控程序,使工业生产危险性得到极大改善。在实际的生产过程当中,应用数控技术之后,生产过程可以由计算机系统全程控制。只要预先输入各种生产程序和产品参数,则计算机系统便能够依照指令实现真正意义上的无人自动化生产。即便是在生产过程当中出现了故障或者问题,系统会根据错误的等级来决定是否继续进行生产,同时采用有关的保护性护理措施,并向管理者报警。除此之外,机械加式中数控技术的应用还有很多,如航空设备的生产、机器人系统的生产、汽车工业的生产、石油机械的生产、国家武器装备的生产以及建筑机械、农业机械等领域,应用数控技术后,无一不推动了行业的快速良性发展。

3机械加工中数控技术的应用趋势

随着新的智能化技术的发展,机械加工中数控技术的发展同样朝向智能化方向发展。主要表现在加工过程的自适应控制和工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化,如前馈控制、电机参数的自适应运算等;操作方面的智能化,如智能化的自动编程、智能化的人机界面等。另外,随着数字技术的不断进步,机械加工也面临着新的市场需求,特别是人们对精细化的要求也越来越高,于是高速度、高精加工技术成为必然的趋势。

4结语

温控技术论文范文第2篇

随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理。

长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，己不适应日益复杂的制造过程，因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

2.数控技术的发展趋势

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术发展的趋势来看，主要有如下几个方面：

2.1高精度、高速度的发展趋势

尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势，但是科学技术的发展是没有止境的，高精度、高速度的内涵也在不断变化，目前正在向着精度和速度的极限发展。

效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料"掏空"的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。

2.25轴联动加工和复合加工机床快速发展

采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。

2.3智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势

21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。

目前许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

3.结束语

随着人们对数控技术重视，它的发展越发迅速。文中简要陈述当前的发展趋势，另外数控技术的正不断走向集成化，并行化，仍有广阔的发展空间。

参考文献

[1]王立新.浅谈数控技术的发展趋势[J].赤峰学院学报.2007.

[2]董淳.数控系统技术发展的新趋势[J].可编程控制器与工厂自动化.2006.

[3]张亚力.简述数控发展的新趋势[J].国土资源高等职业教育研究.2005.

[4]陈芳.数控技术的发展和途径[J].科技资讯.2008.

温控技术论文范文第3篇

数控机床是把电子技术、自动化技术、电机技术以及测量技术集中在一起的自动化化设备，数控机床具有精度高，效率高和柔性高这三个主要的特点。数控机床属于过程控制装备的一种，它需要每一时刻都要做好对设备的控制，使全部设备都可以准确的工作。需要注意的是不论哪一部分出现了故障问题都会使得机床设备停止工作，这就造成了工作的停滞，工作停滞的出现会对生产的质量和效率都受到严重影响。此外，特别是当设备运用于煤矿生产中时，一定要加强注意，因为数控机床正是处于工作中的关键岗位，如果出现故障后没有及时的进行维修和维护，就会造成巨大的经济损失，所以对煤矿机械的原理和装置进行详细的设计是很重要的。

2、数控技术特点和发现现状

数控技术能很方便的改变加工工艺中的工艺参数，有利于新产品的研发和换批加工。能确保加工的精度减少辅助时间，从而实现一次工作完成多道复杂的加工工序。对于普通机床难以完成的零价加工，如对复杂零件和零件曲面状的加工能高质量的完成。采用的是模块化的工具，一方面减少了安装和换刀的时间，另一方面又提高了工具的管理水平和提高了工具的标准化。随着现在的微处理器的产生以及现代的SOPC技术的发展，在机械加工和和机械设备的维修检测以及集成的程度上都有很大的提高。我国的自主创新能力不足，目前我国的数控技术只是处于对进口产品的模仿阶段，在技术创新方面缺乏。归其原因就是我们对引进的先进技术的研究不深入，最重要的是我国缺乏完善的鼓励创新机制。还有就是我国的产品网络程度不高，可靠性和稳定新不高。现阶段我国主要的串口通讯技术和NC程序传送技术的集成化和网络水平有限。所以在煤矿数控技术的研究和应用的领域还有很长的路要走。

3、煤矿数控机床的结构

构成数控机床的主体结构，有控制面板、CNC装置、伺服单元、驱动装置和测量装置等构成。计算机系统在煤矿机床的数控系统中占据着一个核心地位，系统通过输入以及输出命令的各种转换来对数据进行处理，从而完成来对工程执行的各方面操作。在操作工程中，控制面板充当了一个人机交换的媒介，传输各种各样的程序。PLC在煤矿数控机床设备中发挥着信息的交换作用，它是一个双方面信息交换空间，不仅要实现与控制中心的信号进行交换，还要与数控机床的开关信号进行交换，所以它的信息存量特别大。信息交换的地址不能随意的删除或者更换，都是已经事先设计好的地址。对煤矿数控机床的设计有三个重要的模块，分别是主传动数控化、传动的数控化以及对伺服进给系统三方面的设计改造。

4、煤矿机械数控机床的设计

应综合考虑系统应用的场合，所需控制的对象以及对系统提出的基本要求这些因素之后，再选择使用合适的CPU。8088，8086，80386，8098，80286，8096等16位机的CPU是目前我国常用的CPU芯片。有时候也选用8位机的CPU，例如8080，8031，Z80等。应用于普通数控机床改造的一般是Z80CPU以及MCS一51单片机。选择它们主要是看重了配套芯片比较廉价，而且实用性和普及都是很强的，此外，对于它们的制造和维修也都是很方便的。这些特点使得它们完全符合改造需求。电气控制系统的目的就是为了满足被控对象工艺，有效的促进产品的质量和生产效率的进一步提升。在设计PLC控制系统的过程中，要按照下列原则进行。

一、坚持完整性原则，也就是说，要确保可以满足工业生产过程和机械设备的需要。

二、经济性原则，就是产品一经设计出可以做到简单实用。

三、可靠性原则，就是PLC控制系统在设计完成后可以稳定可靠的运行。

四、发展性原则，就是对现在已有的生产工艺进行全面的检查后给未来的发展留出一定的空间。

通过机床的传动实现不同的工件在不同的速度下运行时的协调。传动的性能会对零件的质量和生产效率产生很大的影响，在设计中还要考虑其经济性，利用原来的电动机拖动机床的传动，达到机床的正常高效率运行。在加工的设计中，考虑到变换了切削转矩以及机床电压，会使得电机转速也发生变化，使得生产精度提高，其影响会直接反应在零件的表面生产。在主轴的设计中应加入变频调速系统，用来完成机械换挡。传动系统主要是将接受系统的指令传输给传送系统需要进行工作的部分。驱动系统会根据指令进行相应设定的工作，之后会进行机械的加工处理，从而生产出符合规定要求的零件。对于精度要求很高的参数设置需要依据传动要求进行相应的设定，同时，开环控制是对驱动系统进行改造的过程中不可缺少的环节。当现代机床与传统的进行比较时可以发现，现代机床具有更高的稳定性，而且自身发生故障的可能性越来越低，工作中出现的故障也大多是由于人为操作失误所引起。数控机床都是由机械和电气等多方面的程序构成，维修人员要从内到外仔细的检查，最大限度的排除因为随意的卸载造成的机床性能降低。此外，对于参数的设置也要能够起到将滚珠丝杠螺母副之间的轴向间隙减小甚至消除的作用，这样的操作可以更加有效地提高传动的刚度。在设计中，对数据库的整理也是很有必要的，它是远程数据库的基础，网络数据库是将数据和资源实现共享的核心技术，然后经过本地计算机的处理完成数据的存贮和查询。

5、煤矿数控机床伺服系统设计

数控机床的伺服系统有三种，即开环，半闭环和闭环三种。其中闭环的控制方案的优点很多也很突出，闭环的系统的机床精度很高，在补偿机械运动中的误差小，能减小甚至消除干扰与间隙等因素对精度的影响。但是闭环系统的机构较其他系统复杂，使用技术难度较大，对该系统的调试和维修困难，再有就是生产的造价高，在实际的生产过程中使用闭环的控制系统没有太大的必要性。ActiveX的其实就是一个开放的平台。其工作内容就是给程序的开发人员和用户，还有Web生产厂商提供在互联网创建程序集成过程中的方向。ActiveX服务器控件能把所有的能执行的代码还有程序融入到该服务器系统之中，并嵌入到Web中，让用户能通过网络就能得到想要的程序，不需要远程的客户端就能进行远程的执行。

6、总结

温控技术论文范文第4篇

1.改造原理

目前，数控系统种类繁多，按数控系统的性能价格比分为：经济型数控系统、标准型数控系统、全功能型数控系统和特殊型数控系统四大类产品。

经济型数控系统也称简易数控系统（simplenumericalcontrolsystem）。其特点是价格便宜、精度适中、功能简化、针对性强，比较适用于老设备技朮改造和产品更新。

标准型数控系统的特点是功能较全，价格适中，适用于中档的数控机床，应用较广。

多功能型数控系统的特点是功能齐全，价格较贵。适用于加工复杂零件的大中型机床以及FMS、CIMS中使用的数控机床。

特殊型数控系统适用于各类特种加工机床，如：电加工机床，超精加工机床等。

依据经济实用原则。对中小型车床的改造广泛采用步进电机驱动的开环控制系统。用经济型数控系统改造后车床的控制原理如图1所示。改造后的车床可以自动车削圆柱面、圆锥面、端面、球面、螺纹等。

2.改造方案

结合生产实际，依据工艺要求和被改造车床的完好程度，可采用不同的改造方案。

对实际役龄较短，零部件完好，精度尚未降低，导轨刮花可见或实际役龄较长经修复后达到精度要求的机床可作如下改造。

安装脉冲编码器将主轴的转速与进给量联系起来。将原机床的刀架拆除换成电动刀架实现自动换刀。将原机床的挂轮系统、进给箱、溜板箱、丝杠、光杠拆除，换成由步进电机、齿轮减速装置和滚珠丝杠组成的进给传动系统。纵向步进电机及齿轮减速装置安装在拆除进给箱处的床身上。滚珠丝杠支座可安装在原丝杠的安装基面上，螺母支座安装在纵向拖板上。纵向进给传动示意图如图2所示。横向步进电机及齿轮减速装置安装在纵向溜板上横向丝杠尾端处。滚珠丝杠安装在原丝杠位置，并对原丝杠支承部位、螺母座部位以及原空间尺寸进行加工。注意横向滑板与齿轮减速装置是否碰撞，若碰应采取措施。横向进给传动示意图如图3所示。

二、经济型数控系统的选择

目前，国内生产的经济型数控系统有多种类型。经济型数控系统主要包括数控装置、坐标轴驱动(或伺服)系统、主轴驱动系统、刀架及辅助功能的强电控制与驱动系统、接口等。

经济型数控装置有步进电机驱动的开环数控装置、直流电机驱动的半闭环数控装置和点位式经济型数控装置三种。对于数控车床改造一般选用步电机驱动开环数控装置。选择时主要考虑以下性能：CPU类型、用户容量、控制轴或联动轴数、设定单位、插补类型、编程尺寸及编程标准，G、M、S、T、F功能、刀具补偿功能、间隙补偿功能及循环功能、显示方式及显示信息的形式、绝对编程、增量编程、程序输入方式以及报警、诊断等。根据需要选择相应的性能。

步进电机驱动单元的性能参数主要有：步进电机性能参数及安装尺寸，控制箱与电机的接线型式等。系统的快速进给速度、空载起动频率，静态转矩，系统升频降频时间，起动矩频特性、起动惯频特性、运行矩频特性。

驱动电路的型式主要有：高低压驱动电路、斩波驱动电路、调频调压驱动电路、细分驱动电路、电流检测型功率放大电路等。不同的电路型式、其工作性能不同，根据加工需要合理选择。

刀架控制与驱动系统主要考虑刀架型式（如四位或八位电动刀架，或转塔六位刀架等），定位精度及重复定位精度，换刀时间、刀具选择时刀架的转向、夹紧力，刀杆尺寸及装夹刀具结构型式等性能参数。

强电接口及弱电接口、主要根据工作需要选择。如工件自动夹紧，加工螺纹时，选择强电接口；主轴的脉冲编码器与数控装置的接线，程序输入接口等选择弱电接口。

国内生产的经济型数控系统的类型主要有：BCK2─001，BKC2─005，GWK─1A／Ⅱ/Ⅲ,JWK─20T，BKC2─8A，GSK─928，2385─1T等系列产品。广泛应用在数控改装及老产品车床改型中。在选择时，除性能参数外，还要考虑其外型，安装形式等因素。结合设计计算选择合适的经济型数控系统。

【摘要】在短时期内大量地更新现有设备，无论从资金还是国内机床制造厂的生产能力都很难做到。对旧机床进行数控化改造投资少、见效快，是机械制造厂挖潜技改的一条成功之路。

【关键词】旧机床数控改造方案选择

参考文献：

[1]李福生.实用数控机床技术手册[M].北京：北京出版社，1993.

[2]龚炳铮.机电一体化技朮应用实例[M].北京：机械工业出版社，1994.

[3]林其骏.机床数控系统[M].北京：中国科学技术出版社，1991.

[4]机床手册编委会.机床设计手册[M].北京：机械工业出版社，1986.

[5]顾冠群，万德均.机电一体化设计手册.江西科学技术出版社.

温控技术论文范文第5篇

图1为键控特技原理示意图。

一.键控特技的分类

1.按键源的性质分

内键

键源与填充（前景）信号是同一个图像信号，即用要填的图像信号一路经过键控信号处理器产生抠像电视信号，另一路作为“填充信号”填入被抠掉的部分。内键也称自键。内键特技以前常用于黑白字幕插入，键源信号通常是在黑底上的白色字符或图形，它的电平只有高低两种，且对应白色部分的电平高，如果填充信号记作A，背景信号记作B，则内键可简述为A抠B填A。这种技术现广泛地应用于色键特技。将叠加的全电视信号经消色电路和放大整形处理后，形成抠像键控信号，从而进行混合叠加。

（2）外键

相对于内键特技而言，外键特技的键信号不是由填充（前景）信号或背景信号形成的，而是由第三路视频信号作为键源所形成的，外键的键源信号也是由黑底上的白色字符或图形，填充信号通常为单一色调的彩色信号，因此外键特技通常用于彩色字幕的插入。如果填充信号记作A，背景信号记作B，键源信号记作C，则外键可简述为C抠B填A。

在计算机显示像素时，其RGB像素，一路通过电平合成得到抠像信号，另一路经过D/A变换，编码器编码产生填充信号，如图2所示。其中存储器输出为数字RGB信号（各8位），经D/A变换成模拟RGB，然后经编码器合成成为填充信号，另一路经求和电平处理器产生抠像信号。图2的键控信号叠加器输出为0和1两种状态的电平信号，随着字幕机技术的发展，现已有利用另一8位信号通道产生具有256级电平变化的ALPHA键，从而产生具有半透明渐变的效果（后文详述）。

2.按产生键信号的键源图象成分分

（1）亮度键

它是利用键源图像中亮度成分来形成键信号，亮度键要求键源图像要有较高的亮度反差，即要求键源中作前景的图像部分要亮，其余部分要暗（黑），要形成明显的黑白反差，亮度键又称黑白键。图3为亮度键原理示意图。

（2）色度键

又称色键，它是利用彩色幕布的前景图像（填充信号）的色度成分（主要是色度中的色调，也就是图像的颜色）与其后的彩色幕布的色调（幕布的颜色）差别来形成键信号，用键信号去抠背景图像，再填入彩色幕布的前景图像。色键也是内键的一种形式，所不同的是键信号的形成方式，内键是利用键源信号的黑底和白字符之间的亮度差别来形成键信号，而色键是利用键源信号的彩底（即彩色幕布）和前景图像（如演员图像）之间的色调差别来形成键信号，同时键源信号又作为填充信号。色键要求键源图像信号有较高的色度反差，即要求键源信号中作前景的图像不能含有其后作幕布（背景）的彩调相同或相近的色调，也就是要求键源信号的前景和背景的色调尽量分开，最好是补色关系，以保证两者之间的色调差别。

在电视制作中为了获得最佳视觉效果，使用色度键时应尽量满足下列要求：

.背景应平坦，照明条件要好，颜色要均匀。

.拍摄物体的照明要好，不能带有被键出的颜色。

.视频必须以分量格式拍摄。

图4为色键原理示意图。

3.按键信号波形分

硬色键

键信号波形是前后沿很陡的矩形脉冲信号，硬色键合成输出图像的前景和背景的分界处有抖动和突变现象，使人感到生硬和不自然，还存在分界处彩色闪烁和有幕布色镶边等现象。另外，对于自然景物中的半透明物体作为合成图像前景图像时，其后面的背景图像应该是部分地透明，但是硬色键在任何瞬间其键信号所控制的视频切换开关不是接通就是断开，键信号只有两种取值，不是高电平就是低电平，因此硬色键合成图像中前景图像不是全透过就是全不透过其后的背景图像，这与我们日常见到的自然景观是不同的，所以硬色键特技给人缺乏真实效果的感觉。在硬色键中，键信号为高电平时视频开关接通，前景图像全透过其后的背景图像，键信号为低电平时视频开关切断，前景图像全不透过其后的背景图像。

（2）软色键

键信号波形是与前景图像透明度相关的斜坡形（梯形）信号，键信号在上升和下降期间有一定的斜率，软色键能够在很大程度上克服硬色键的上述缺点，软色键中将用于硬色键的脉冲门控混合电路改成了线性混合电路。

目前，在软色键的基础上发展了线性键控特技（也称透明键或ALPHA键），线性键合成图像能线性地与前景图像的透明度成比例地透过背景图像。软色键和线性键扩大了色键特技的应用范围。线性键是具有半透明混合效果的键控特技，其键信号决定合成图像中前景图像（填充信号）后背景图像以什么样的透明度可见，即键信号根据前景图像的透明度而线性地成比例地决定前景信号与背景信号的合成比例或混合程度。线性键的数学模型可用下式表示：

VOUT=VF*K+VB*（1-K）

其中VOUT为前景（填充）信号和背景信号合成后的输出信号，VF为前景信号，VB背景信号，K为键信号，K值取值范围为大于等于0而小于等于1，从该式可知，当K=1时，VOUT=VF，此时线性键的合成输出就是前景（填充）信号，这种情况称为完全叠加。当K=0时，VOUT=VB，此时线性键的合成输出就是背景信号，这种情况称为完全不叠加。当大于0而小于1时，线性键的合成输出为前景（填充）信号VF和背景信号VB按照K值所决定的比例进行合成以后的图像，合成图像看上去是半透明的效果，透过前景可以看到背景，透明度的大小取决于键信号K的值。实际上，当K=0或K=1时，线性键就工作在硬色键方式，但反过来硬色键却不能达到线性键的效果，因为硬色键的键信号K的值只有0（低电平）和1（高电平）两个值，所以硬色键合成输出要么是前景信号，要么是背景信号，不可能出现半透明的混合效果。

图5给出了线性键（ALPHA键）原理示意图。

二.色键技术应用于虚拟演播室

随着数字电视.计算机和多媒体技术的发展，色键已从二维特技发展到三维特技，近几年出现的虚拟演播室技术就是三维色键视频特技的典型应用，它将活动的演播人员图象通过色键方式键入到三维立体动画背景之中。做到真实的演员能深入到虚拟的三维场景中，并能够与其中的虚拟对象实时交互。在虚拟演播室中在一间兰色屏幕代替的真实背景里进行现场表演，三维计算机图形发生器实时产生一个逼真的虚拟环境，并按照以下程序工作：摄象机采集前景视频信号，同时摄象机上的跟踪定位系统实时提供摄象机移动的信息。这些数据被送至一个实时图形计算机。从计算机的镜头视角再产生一个虚拟环境。以兰色屏幕为背景拍摄的摄象机图象，经延时后与选自计算机的虚拟背景以相同时码进行工作，并通过数字视频切换台“联合”在一起，实时产生一个组合图象。

图6给出了色键技术应用于虚拟演播室的原理示意图。

传统的色键技术与计算机技术相结合应用于虚拟演播室，成功解决了前景与背景之间的透视关系.比例关系，使合成的图像有了极佳的立体效果，可以达到以假乱真的地步。

三.键控技术应用于电视播出系统

目前键控技术已广泛地应用于各级电视台的播出系统，主要用于台标时钟和字幕信息的叠加，所采用的方式多为并联方式，即只将实现键控特技功能的键控混合器串接于电视播出系统视频通道中，而将台标时钟机与字幕机并接于键混合器，如图7所示。其优点在于简化了电视播出系统视频通道，提高了电视播出系统的可靠性和安全性，降低了故障率和人为差错率，因为播出节目视频信号经过键混合器而不经过台标时钟机和字幕机，而且即使键控混合器出现故障，也因为其具有掉电旁路直通功能而不影响播出节目视频信号的传输。同时，采用键控混合器并接方式也方便了播出设备的维护和检修，当台标时钟机或字幕机出现故障时，可以方便地将其拆下检修，而不会影响视频通道的节目播出，只是暂时无法叠加台标时钟或字幕信息而已。

图8给出了键控混合器的原理示意。作为播出通道的关键设备，其必须具备以下功能：

主信号断电直通功能（BYPASS）。

采用两路外键处理方式，可同时进行底行字幕游动和台标叠加处理。

视频信号通道指标满足规定的要求。

具备各种检测功能。包括主信号在线检测，填充信号与主信号的同步检测。

通过对键控信号的处理，使得键控特技的混合层次灵活可选。

具备手动/遥控功能，作为播出设备，通过相应的遥控接口很容易接入自动播出系统。

键控混合器从使用上说分为两种，即开关键和ALPHA键。开关键即前文提到的硬色键，其核心部分是一高速开关，开关的速度很快，一般在15ns以下，主信号和叠加信号经钳位后分别到达二选一开关一端，键信号产生的控制信号用来控制开关。

自1998年6月中央电视台率先采用半透明台标以来，已有许多地市电视台都选用了新型具有256级透明效果的ALPHA键代替了传统的开关键，使字幕和台标能出现半透明或浮雕等效果。

四.键控特技应用于电视后期制作

在电视节目的后期制作中怎样利用传统的键控技术创造出意想不到的效果，我一直在进行一些尝试。我台成立于1997年，目前台里除了拥有传统的卷编设备外，还拥有Avid及新奥特的非线编设备各一套。由于这两套设备均不是以字幕作为设计目标，因此在节目制作过程中，我们发现字幕的特技和动画一直是困扰我们的一个难点。要想做出字幕的拖尾，碎玻璃，水波纹，双字同时游动，马赛克等效果几乎不可能。通过长期的实践和摸索，我们利用键控特技和现有设备，却可以成功地实现这些效果，大大提高了制作人员的创作热情，增加了节目的可视性。