專利名稱：基于運動規(guī)律控制理論的新型傻瓜式數(shù)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及數(shù)控機床的操作方式和控制方式，具體為基于運動規(guī)律控制理論 的新型傻瓜式數(shù)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
最近十年，數(shù)控機床的位置精度提高，但理論誤差很大，動態(tài)誤差大，運動不協(xié)調(diào)。 數(shù)據(jù)密化，區(qū)間細(xì)分，只是傳統(tǒng)的位置控制算法的改進(jìn)，減小步長就等于增加計算數(shù)量，降 低控制適時性。插補后的曲線已丟失了原曲線所有與導(dǎo)數(shù)有關(guān)的性質(zhì)。德國Muttgart大學(xué)制造單元和機床控制工程研究所G. Pritschow, S. R6ck,將 加工指令仿真結(jié)果與機床實際測試值對比，發(fā)現(xiàn)由于動態(tài)參數(shù)的不匹配或者說動態(tài)參數(shù)誤 差導(dǎo)致所有加工點都產(chǎn)生程度不同的幾何誤差。導(dǎo)致誤差的動態(tài)原因是插補運算一般不包 括運動信息、動力信息，沒有根據(jù)加工曲線的幾何特性控制運動參數(shù)。當(dāng)前，數(shù)控機床的操作存在的問題是控制機器但不控制人?？刂莆恢玫豢刂七\ 動過程。形式語言和操作界面的復(fù)雜性、抽象性，對記憶負(fù)荷要求等限制了數(shù)控機床應(yīng)用的 深入和普及。人機交互技術(shù)幾十年來經(jīng)歷了幾個不同的主要發(fā)展階段和典型風(fēng)格。人機界 面發(fā)展趨勢還沒有定論，較為合理的看法是“自然人機交互是利用人的日常技能進(jìn)行的”， 強調(diào)無需特別訓(xùn)練或不需要訓(xùn)練，直接操縱給用戶界面技術(shù)應(yīng)運而生。把機器看成與人類相互影響、相互依存又相對獨立的系統(tǒng)，研究人機結(jié)合狀態(tài)下 人的行為規(guī)律以及兩者的內(nèi)在聯(lián)系的相互作用，以提高人機系統(tǒng)的效率，防止人機交互的 錯誤，就是當(dāng)代需要長期研究的問題。采用計算機提示方式，簡化數(shù)控機床的操作，控制操作過程標(biāo)準(zhǔn)化，很有必要。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型正是針對以上技術(shù)問題，提供一種人機交互技術(shù)，防止誤操作，使機床 操作過程由多樣化走向標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化，促進(jìn)數(shù)控機床的普及的基于運動規(guī)律控制理論的 新型傻瓜式數(shù)控系統(tǒng)，以解決軌跡動態(tài)控制問題。本實用新型的具體技術(shù)方案如下基于運動規(guī)律控制理論的新型傻瓜式數(shù)控系統(tǒng)，由CNC數(shù)控系統(tǒng)、FPGA可編程多 功能器、伺服驅(qū)動裝置、光柵輸入裝置和脈沖編碼器組成，CNC數(shù)控系統(tǒng)通過FPGA可編程多 功能器與伺服驅(qū)動裝置連接，光柵輸入裝置通過FPGA可編程多功能器與脈沖編碼器連接， FPGA可編程多功能器通過伺服驅(qū)動專用接口與伺服驅(qū)動裝置連接，F(xiàn)PGA可編程多功能器 上設(shè)置I/O接口、主軸接口、光柵輸入接口和脈沖編碼接口。操作輸入裝置，控制按鍵的顯示和操作順序。根據(jù)操作規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)化研究，將操作 過程分解為幾個操作步驟，屏幕顯示與當(dāng)前操作有關(guān)的按鍵以及按鍵的操作順序提示，系 統(tǒng)只接受與提示一致的操作。操作步驟機床采用計算機提示的單鍵式操作，根據(jù)數(shù)控加工 過程，把數(shù)控操作分為急停、回零、對刀、程序、加工五個步驟，在加工過程中，根據(jù)一定順序，一次只有一個按鍵或者同級兩到三個按鍵能使用。運動控制流程中G代碼的讀取，G代碼讀取后將數(shù)據(jù)傳輸給輪廓函數(shù)及運動方 式識別裝置，然后再將傳出的數(shù)據(jù)建立運動規(guī)律和進(jìn)行位移加速度計算，計算后的數(shù)據(jù)經(jīng) FPGA發(fā)送脈沖，傳感器檢測運動參數(shù)，F(xiàn)PGA處理數(shù)據(jù)，計算誤差，根據(jù)誤差模型，修正規(guī)律。FPGA為現(xiàn)場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步 發(fā)展的產(chǎn)物。在本系統(tǒng)中，可以選用功能類似的芯片代替FPGA。本實用新型的技術(shù)效果表現(xiàn)在采用本實用新型可使軌跡控制簡化，計算少，精度 高，運動平穩(wěn)，使機床操作標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化，防止了誤操作。
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實用新型的運動控制流程圖其中，1—CNC數(shù)控系統(tǒng)、2——FPGA可編程多功能器、3——伺服驅(qū)動裝置、4—— 光柵輸入裝置、5——脈沖編碼器具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式
和說明書附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明實施例基于運動規(guī)律控制理論的新型傻瓜式數(shù)控系統(tǒng)，由CNC數(shù)控系統(tǒng)、FPGA可編程多 功能器、伺服驅(qū)動裝置、光柵輸入裝置和脈沖編碼器組成，CNC數(shù)控系統(tǒng)通過FPGA可編程多 功能器與伺服驅(qū)動裝置連接，光柵輸入裝置通過FPGA可編程多功能器與脈沖編碼器連接， FPGA可編程多功能器通過伺服驅(qū)動專用接口與伺服驅(qū)動裝置連接，F(xiàn)PGA可編程多功能器 上設(shè)置I/O接口、主軸接口、光柵輸入接口和脈沖編碼接口。根據(jù)加工曲線性質(zhì)規(guī)劃運動參數(shù)，根據(jù)檢測實際參數(shù)，計算運動誤差，規(guī)劃運動規(guī) 律，根據(jù)運動規(guī)律控制運動。CNC數(shù)控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線盒地址線與FPGA可編程多功能控制 器連接，F(xiàn)PGA的可編程多功能接口和伺服驅(qū)動器連接，在FPGA可編程多功能器內(nèi)分別設(shè)置 了多種I/O接口 主軸接口、光柵輸入接口和脈沖編碼接口等。CNC數(shù)控系統(tǒng)裝有系統(tǒng)管理 程序，完成軌跡控制計算。FPGA可編程多功能控制器裝有數(shù)據(jù)處理程序，具有多種I/O接 口，完成脈沖發(fā)送，接收，傳感器數(shù)據(jù)處理和輸入輸出等工作。運動控制流程讀取G代碼，代碼識別，參數(shù)提??；輪廓函數(shù)及運動方式識別；選用 相應(yīng)的計算公式和處理程序，建立運動規(guī)律；根據(jù)運動規(guī)律和輸入?yún)?shù)，計算運動參數(shù)，如 位移、速度、加速度等；計算后的數(shù)據(jù)經(jīng)FPGA發(fā)送脈沖或其他輸出信號。傳感器檢測運動參 數(shù)，F(xiàn)PGA計算誤差，根據(jù)誤差模型，修正運動規(guī)律。
權(quán)利要求1.基于運動規(guī)律控制理論的新型傻瓜式數(shù)控系統(tǒng)，由CNC數(shù)控系統(tǒng)、FPGA可編程多 功能器、伺服驅(qū)動裝置、光柵輸入裝置和脈沖編碼器組成，其特征在于CNC數(shù)控系統(tǒng)通過 FPGA可編程多功能器與伺服驅(qū)動裝置連接，光柵輸入裝置通過FPGA可編程多功能器與脈 沖編碼器連接，F(xiàn)PGA可編程多功能器通過伺服驅(qū)動專用接口與伺服驅(qū)動裝置連接，F(xiàn)PGA可 編程多功能器上設(shè)置I/O接口、主軸接口、光柵輸入接口和脈沖編碼接口。
專利摘要本實用新型涉及數(shù)控機床的操作方式和控制方式，具體為基于運動規(guī)律控制理論的新型傻瓜式數(shù)控系統(tǒng)。基于運動規(guī)律控制理論的新型傻瓜式數(shù)控系統(tǒng)，CNC數(shù)控系統(tǒng)通過FPGA可編程多功能器與伺服驅(qū)動裝置連接，光柵輸入裝置通過FPGA可編程多功能器與脈沖編碼器連接，F(xiàn)PGA可編程多功能器通過伺服驅(qū)動專用接口與伺服驅(qū)動裝置連接，F(xiàn)PGA可編程多功能器上設(shè)置I/O接口、主軸接口、光柵輸入接口和脈沖編碼接口。采用本實用新型可使軌跡控制簡化，計算少，精度高，運動平穩(wěn)，使機床操作標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化，防止了誤操作。
文檔編號G05B19/18GK201837873SQ20102020047
公開日2011年5月18日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者蔣勇敏 申請人:蔣勇敏