專利名稱：數控雕刻機的運動控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及數控機械領域，尤其是涉及一種數控雕刻機的運動控制系統。
背景技術：
隨著制造業逐步細化，雕刻加工行業得到了長足發展，數控雕刻機已廣泛應用于平面雕刻及模具加工等行業，在數控雕刻不同應用領域內，由于其加工對象性能要求的不同，對數控雕·刻機和數控系統的要求也有很大出入。傳統的專用型雕刻機由于其數控內核封閉，已經無法滿足用戶希望能夠根據不同的加工需要來對數控雕刻系統的功能進行選配和集成。中國專利公開號CN101568460A，
公開日2009年10月28日，公開了一種運動控制系統包括操作員界面裝置，其具有操作員輸入構件和被驅動地連接到操作員輸入構件的可控的力反饋裝置。該運動控制系統還包括控制器，用于調整一個或多個可動部件的運動，包括以至少部分地根據第二操作參數的目標值(TARV)與第二操作參數的實際值(ACTV)之間的控制偏差(EC)的方式來調節第一操作參數。該第二操作參數的目標值至少部分地根據操作員輸入構件的運動確定。該控制器還包括以至少部分地根據控制偏差并使得反饋力相對于控制偏差的導數至少部分地依賴于控制偏差而變化的方式來操作所述可控的力反饋裝置，以提供作用在操作員輸入構件上的反饋力。不足之處是，功能單一，不能用于控制數控雕刻機的運動。

實用新型內容本實用新型是為了克服現有技術中的運動控制系統不能用于控制數控雕刻機的運動的不足，提供了一種數控雕刻機的運動控制系統。為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案一種數控雕刻機的運動控制系統，所述數控雕刻機分別通過位移傳感器與運動控制系統相連接，所述運動控制系統包括上位機、下位機、伺服電機、電主軸變頻器和PCI總線；上位機和下位機之間通過PCI總線完成數據交互，下位機通過位于下位機上的輸出端口分別與伺服電機和電主軸變頻器電連接，電主軸變頻器與數控雕刻機電連接；伺服電機與數控雕刻機相連接。本實用新型是基于“NC+PC”構架的開放式數控雕刻機控制系統。利用PC豐富的程序開發工具，采用通用的編程語言編制軟件模塊代替系統的原有模塊，可簡單方便的添加具有自己獨特的技術特點的模塊。同時利用NC控制器強大的實時控制能力去完成插補計算、伺服控制等實時性任務。并且利用兩者標準化的接口來自由的選擇CNC裝置、驅動裝置、伺服電機、應用軟件等數控系統的各個要素。采用NC嵌入PC型構架的數控雕刻機運動控制系統將NC實時控制能力和上位機的人機交互能力有效結合。采用基于通用的運動控制卡的NC控制系統可以避免不必要功能的開發，節省系統開發的時間及費用。將“軟件造型一數據生成一伺服加工”整個操作過程進行智能集成，極大的改善了雕刻工作環境，提高了雕刻效率。上位機和下位機將要雕刻的圖形信息轉換成動作信息，通過輸出端口將控制信息輸出給伺服電機和電主軸變頻器，伺服電機和電主軸變頻器控制數控雕刻機的雕刻操作。作為優選，所述上位機包括CAD/CAM設計制造集成模塊、故障智能診斷模塊和網絡通訊模塊。CAD/CAM設計制造集成模塊包括二維雕刻模塊AutoCAD文件Dxf文件中數控加工信息實體段的讀取和三位雕刻模塊后處理集成。故障智能診斷模塊以專家數據庫的形式判讀故障類型并提供技術解決方案。網絡通訊模塊主要以C/S (客戶端/服務器)網絡模式來進行數據快速交換。作為優選，所述上位機為工業計算機(IPC);所述下位機為運動控制器。工業控制計算機簡稱IPC，是計算機技術與自動控制技術結合的產物，是指能在工業環境中可靠運行，并且能和工業對象的傳感器執行機構直接接口完成測控，且能執行管理任務的微型計算機系統。它可以用于生產現場，完成生產過程的實時數據采集、實時處理及實時控制任務，也可以作為機械設備的一個有機組成部分完成機械設備的控制任務。與信息處理計算機相比，IPC除具有PC機性能穩定運算速度快、高可靠性、環境適應性強等優點。運動控制為固高GE-400-SV，其核心由DSP和FPGA組成，具備高性能的控制計算能力，可以實現多軸協調運動和高速的點位運動。作為優選，所述下位機包括伺服驅動控制模塊、電主軸變頻控制模塊和安全保護模塊；還包括插補計算模塊、進給伺服模塊、代碼編譯模塊、誤差補償模塊、電主軸控制模塊、數控雕刻機開關量控制模塊和反饋信號處理模塊。雕刻機的伺服驅動由GE-400-SV運動控制器執行，其核心由DSP和FPGA組成，具備高性能的控制計算能力，可以實現多軸協調運動和高速的點位運動。伺服系統采用的是速度控制模式。電主軸變頻器以電流內環和速度外環的雙閉環控制模式實現電主軸的無級調速伺服控制。安全保護模塊包括伺服系統誤差超限保護和限位急停緩沖模塊。作為優選，上位機內包括存儲設計軟件的存儲單元；下位機包括軟件代碼單元。上位機通過VC軟件在windows平臺上調用下位機的動態鏈接庫來實現底層硬件的控制。作為優選，所述安全保護模塊包括伺服系統誤差超限保護模塊和限位急停緩沖模塊。通過對GE-400-SV運動控制器連續軌跡運動的控制軸位移誤差超越所設定的跟隨誤差極限，運動控制器緊急停止連續軌跡運動。限位急停緩沖模塊使用專用原點開關完成回原點的操作。這樣限位開關觸發以后，運動控制器禁止向觸發限位方向上繼續運動。作為優選，CAD/CAM集成模塊包括二維雕刻模塊和三維雕刻模塊。在Windows上，用Visual C ++語言面向二維雕刻模塊AutoCAD進行Dxf文件中實體段的讀取，該實體段記錄了圖形中所有幾何實體的幾何信息。這些信息被提取出來后進行路徑設置就形成了加工模塊。使用三維雕刻軟件的后處理模塊，在WINDOWS平臺上將雕刻圖形轉化位雕刻代碼。作為優選，輸出端口為4個，其中3個輸出端口位于下位機與伺服電機之間；1個輸出端口位于下位機和電主軸變頻器之間。輸出端口采用模擬電壓來實現對伺服器和變頻器的控制。因此，本實用新型具有如下有益效果(I)節省系統開發的時間及費用；(2)改善了雕刻工作環境，提高了雕刻效率。
圖I是本實用新型的設備連接框圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步的描述。如圖I所示的實施例是一種數控雕刻機的運動控制系統，數控雕刻機分別通過位移傳感器與運動控制系統相連接，運動控制系統包括上位機、下位機、伺服電機、電主軸變頻器和PCI總線；上位機和下位機之間通過PCI總線完成數據交互，下位機通過位于下位機上的輸出端口分別與伺服電機和電主軸變頻器電連接，電主軸變頻器與數控雕刻機電連接；伺服電機與數控雕刻機相連接。輸出端口為4個，其中3個輸出端口位于下位機與伺服電機之間；1個輸出端口位于下位機和電主軸變頻器之間。上位機包括CAD/CAM設計制造集成模塊、故障智能診斷模·塊和網絡通訊模塊。CAD/CAM集成模塊包括二維雕刻模塊和三維雕刻模塊。上位機為工業計算機(IPC);下位機為運動控制器。下位機包括伺服驅動控制模塊、電主軸變頻控制模塊和安全保護模塊；還包括插補計算模塊、進給伺服模塊、代碼編譯模塊、誤差補償模塊、電主軸控制模塊、數控雕刻機開關量控制模塊和反饋信號處理模塊。上位機內包括存儲設計軟件的存儲單元；下位機包括軟件代碼單元。安全保護模塊包括伺服系統誤差超限保護模塊和限位急停緩沖模塊。利用雕刻機進行雕刻的運動控制過程如下首先，操作者在上位機上進行雕刻圖形造型，二維雕刻圖形由系統提取AUTOCAD中Dxf文件中數控加工信息，三維圖形由三維造型軟件PR0/E后置處理模塊生成數控加工代碼。其次，根據零件加工要素進行刀路設計，生成完整的零件加工程序。該程序以行為單位輸入至上位機數控加工程序緩沖區中進行代碼識別。然后，上位機通過調用下位機的動態鏈接庫來實現加工代碼的編譯功能。完成編譯后，各功能代碼的具體控制信號由GE-400-SV運動控制器輸出。其中，X、Y、Z伺服控制信號和電主軸變頻控制器的控制信號為模擬電壓。最后，G代碼控制雕刻機三軸聯動進行雕刻操作。速度由模擬電壓控制，位移反饋由伺服電機的光電編碼盤來完成。電主軸轉速由變頻器采用無級調速的方式完成。
權利要求1.一種數控雕刻機的運動控制系統，所述數控雕刻機分別通過位移傳感器與運動控制系統相連接，其特征是，所述運動控制系統包括上位機、下位機、伺服電機、電主軸變頻器和PCI總線；上位機和下位機之間通過PCI總線完成數據交互，下位機通過位于下位機上的輸出端口分別與伺服電機和電主軸變頻器電連接，電主軸變頻器與數控雕刻機電連接；伺服電機與數控雕刻機相連接。
2.根據權利要求I所述的數控雕刻機的運動控制系統，其特征是，所述上位機為工業計算機(IPC);所述下位機為運動控制器。
3.根據權利要求I或2所述的數控雕刻機的運動控制系統，其特征是，輸出端口為4個，其中3個輸出端口位于下位機與伺服電機之間；1個輸出端口位于下位機和電主軸變頻器之間。
專利摘要本實用新型公開了一種數控雕刻機的運動控制系統，所述數控雕刻機分別通過位移傳感器與運動控制系統相連接，所述運動控制系統包括上位機、下位機、伺服電機、電主軸變頻器和PCI總線；上位機和下位機之間通過PCI總線完成數據交互，下位機通過位于下位機上的輸出端口分別與伺服電機和電主軸變頻器電連接，電主軸變頻器與數控雕刻機電連接；伺服電機與數控雕刻機相連接。本實用新型具有節省系統開發的時間及費用；改善了雕刻工作環境，提高了雕刻效率的特點。
文檔編號B44B3/00GK202703067SQ201220096149
公開日2013年1月30日 申請日期2012年3月15日 優先權日2012年3月15日
發明者潘建峰 申請人:潘建峰