亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于Android的五軸聯動數控系統(tǒng)設計

        2019-01-21 08:54:12
        溫州職業(yè)技術學院學報 2018年4期
        關鍵詞:下位數控系統(tǒng)伺服電機

        張 亮

        (溫州職業(yè)技術學院 機械工程系,浙江 溫州 325035)

        0 引 言

        數控技術在醫(yī)療器械、軍事工業(yè)、航空航天等諸多領域已凸顯優(yōu)越的性能。五軸聯動數控技術是數控技術的核心,具有高速、高精度、環(huán)保、智能、復合化等優(yōu)點。相較于國外,國內數控系統(tǒng)及產品的研究水平還較低,現階段國內使用的高端五軸數控機床大多依賴于進口,價格相當昂貴[1-3]。目前,國內工業(yè)機床的控制主要還是基于特定的工業(yè)PC機,功能比較有限,且系統(tǒng)更新升級較慢,無法滿足制造生產中日益變化的控制需求。因此,將Android智能設備作為移動控制終端應用于數控控制領域,實現低成本、高精度、穩(wěn)定、智能化控制是時代發(fā)展的潮流[4]。本文以Android嵌入式平臺作為硬件平臺、STM32F407作為運動控制芯片[5],開發(fā)一種五軸聯動數控系統(tǒng)。Android系統(tǒng)具有豐富的功能接口,基于Android的五軸聯動數控系統(tǒng)減少了硬件設計,降低了成本,且可遠程控制,提高控制系統(tǒng)的靈活度。同時,為驗證系統(tǒng)的可行性,設計一臺五軸微型數控雕刻機作為測試平臺,通過實際加工具有復雜表面結構的零件,檢驗系統(tǒng)的性能、應用可行性及工程價值。

        1 系統(tǒng)整體設計方案

        目前,常見的數控系統(tǒng)主要為基于PC的開放式數控系統(tǒng)和基于微處理器的嵌入式數控系統(tǒng)。本文設計的數控系統(tǒng)采用“嵌入式平臺+可編程運動控制芯片”串聯式閉環(huán)控制結構,以Android嵌入式平臺作為硬件平臺、STM32F407作為運動控制芯片,具有硬件選擇性強、功能可靠穩(wěn)定、遠程便捷控制、成本較低等優(yōu)點。

        1.1 系統(tǒng)總體結構

        根據五軸聯動數控系統(tǒng)功能要求[6],為了使系統(tǒng)在結構設計和功能實現上更加緊湊靈活,將系統(tǒng)整體劃分為上位機(中央控制系統(tǒng))和下位機(運動控制系統(tǒng))兩部分?;贑/S架構模式,上位機Android終端和下位機采用全雙工高速通訊,工作時上位機發(fā)送運動命令;下位機接受命令,并經過代碼編譯、脈沖發(fā)送、輸入輸出信號等處理后發(fā)出對應的脈沖數據給伺服電機,并將傳感器接收到的機床工作狀態(tài)及運動參數反饋給上位機模塊。系統(tǒng)總體結構如圖1所示。

        圖1 系統(tǒng)總體結構

        上位機主要承擔操作面板、手搖控制器、外部輸入接口、移動存儲設備、觸屏信息、遠程網絡通訊等人機交互功能;下位機主要承擔插補、進給伺服、代碼編譯、誤差補償等強實時性任務,以及電主軸控制、機床開關量的控制、反饋信號的處理等底層硬件控制功能,對接收到的信號進行分析處理,發(fā)出脈沖指令給伺服驅動器,由伺服驅動器驅動伺服電機,實現機床本體的運動控制。伺服驅動器檢測到的伺服電機電壓電流、負載情況、報警信息反饋給運動控制系統(tǒng),以監(jiān)控伺服驅動器工作情況。運動控制系統(tǒng)配合中央控制系統(tǒng)共同對輔助輸出系統(tǒng)如刀庫、切削液、潤滑系統(tǒng)、排屑系統(tǒng)等進行控制。檢測傳感器如編碼器采集機床位置數據反饋給I/O輸入系統(tǒng),再由I/O輸入系統(tǒng)分別反饋給中央控制系統(tǒng)和運動控制系統(tǒng)進行位置與速度等補償,實時進行誤差跟隨補償,以確保加工精度實現全閉環(huán)控制。系統(tǒng)工作流程及其內部運行原理如圖2~圖3所示。

        1.2 系統(tǒng)功能要求

        系統(tǒng)功能有以下要求:以UG三維軟件建立三維模型并經UG自建后處理軟件,生成刀具加工G代碼程序,系統(tǒng)上位機讀取數據并對其進行處理和插補修改,形成適合運動控制卡的加工信息。由操作界面將加工信息通過網絡通訊發(fā)送給下位機,下位機將進行插補計算并加工信息,發(fā)送伺服電機驅動器和變頻器。伺服電機驅動器發(fā)出電子脈沖給控制直線運動和旋轉運動的伺服電機,控制旋轉速度,變頻器發(fā)出電子脈沖給電主軸控制刀具運轉速度,從而完成機床的走位和加工。此時,位移傳感器反饋各個軸運動位置信息給上下位機,實現全閉環(huán)控制。通過操作界面上的相應按鈕輸入對工作流程的控制信息(如加工開始、結束、暫停、自動加工、手動加工、回零處理等),通過上位機和下位機的相互信息協同完成零件加工和實時監(jiān)控。

        圖2 系統(tǒng)工作流程

        圖3 系統(tǒng)內部運行原理

        2 系統(tǒng)硬件設計

        上位機硬件系統(tǒng)主要包括主控芯片(Exynos4412 64位芯片)、高清觸屏、通訊模塊、控制系統(tǒng)異常報警電路和GPIO按鍵模塊等。除常規(guī)性的基礎電路外,下位機硬件系統(tǒng)主要包括基于STM32F407的芯片電路、伺服驅動電路、電主軸變頻控制電路、手輪控制電路、繼電器控制電路及信號反饋電路等,最為關鍵的是伺服驅動脈沖定位電路和電主軸DC0-10V模擬量控制電路。

        2.1 脈沖回路硬件電路

        采用STM32F407芯片,額定電壓為3.3V,一般伺服驅動器所能識別的脈沖電壓為5V左右,綜合考慮穩(wěn)定性、可靠性和響應速度,選擇東芝公司生產的TLP115A型5引腳高速光耦作為脈沖隔離輸出光耦。TLP115A電氣原理及電氣特性如圖4所示。

        圖4 TLP115A電氣原理及電氣特性

        2.2 電主軸變頻控制模塊

        為了提高加工零件的表面精度,主軸系統(tǒng)采用電主軸控制單元,主要組成部分為變頻器和主軸電機。采用PWM占空比方式輸出DC0-10V模擬量控制電主軸轉速。STM32F407芯片中PF8引腳作為PWM信號輸出引腳,設置占空比方式,將PF8引腳采用TLP115A高速光耦芯片隔離輸出,將PWM波由3.3V轉換成5V,再采用LM358P作為模擬量輸出主芯片,將PWM波轉換成DC0-10V模擬量電壓。其具體硬件(LM358)電路如圖5所示。

        圖5 LM358電路

        3 系統(tǒng)軟件設計

        系統(tǒng)軟件模塊主要用于管理加工程序,實現對機床各個軸電機的運動控制。系統(tǒng)上位機基于Android系統(tǒng),編程語言為JAVA;下位機開發(fā)工具為Keil5,編程語言為C語言,調用STM32F407運動控制卡提供的庫函數,實現各個軸的運動控制。系統(tǒng)軟件模塊主要包括人機交互模塊、編譯模塊、運動控制模塊等。

        3.1 上位機程序設計

        上位機程序主要為人機交互模塊,其功能是顯示人機交互界面信息和關鍵參數設置。系統(tǒng)人機交互主界面(見圖6)通過一個Activity類加以實現,每一個按鈕、顯示框、編輯框都在該類中聲明、定義、使用消息機制加以實現。該界面主要包括程序段顯示區(qū)、坐標位置顯示區(qū)、進給倍率調節(jié)區(qū)、3D圖形顯示區(qū)、功能按鍵區(qū)。

        3.2 下位機程序設計

        下位機主要為編譯模塊和運動控制模塊,包括伺服驅動控制、插補計算、速度控制、GPIO控制、編碼器反饋等。系統(tǒng)發(fā)送各個軸脈沖序列,實現伺服電機的驅動控制,控制脈沖之間的時間間隔等效于控制伺服電機的轉動速度。為了保證平穩(wěn)、快速輸出脈沖數據,在下位機專門安放一個高速定時器,負責脈沖計算與脈沖輸出。采用全閉環(huán)速度模式PID數據采樣插補法,將插補曲線拆分為若干個細小直線段進行插補。在插補過程中,采集當前刀具位置、計算當前點矢量、計算插補誤差量、綜合矢量與速度等參數,保證各個軸加減速的平滑穩(wěn)定性,避免加速度的沖擊;在兩個軌跡點之間插入密集化點,刀具按軌跡點插值路徑運行。

        圖6 系統(tǒng)人機交互主界面

        4 測 試

        為了驗證系統(tǒng)的可行性,設計一臺五軸微型數控雕刻機作為測試平臺。數控雕刻機是一種采用數控技術的專用機床[7]。根據雕刻機功能要求,采用Altium Designer Summer 09軟件設計PCB圖并制作控制電路板(見圖7),搭建線路完成一個零件的雕刻加工。經UG CAM編程得到實際加工刀具路徑的G代碼文件,利用雕刻機和系統(tǒng)進行實際加工。五軸微型數控雕刻機樣機如圖8所示。從加工結果可知,系統(tǒng)可有效實現五軸數控機床高效、高精度的聯動加工,且可達到預期精度0.005mm。

        5 結 論

        本文提出一種以“Android系統(tǒng)+STM32F407運動控制芯片”為系統(tǒng)控制核心,可遠程控制的五軸聯動數控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用模塊化設計,具有豐富友好的人機界面和優(yōu)良的開放性能,支持多種操作平臺,有較強的可移植性,維修更簡易,質量更可靠,增強了開放式數控系統(tǒng)的市場競爭力。該系統(tǒng)創(chuàng)新點體現在以下幾個方面:一是模塊化設計。系統(tǒng)各模塊相互獨立,可讓用戶在較大范圍內根據要求配置系統(tǒng),如機床軸數、I/O點數等,而當系統(tǒng)硬件改變時,只需簡單修改數控系統(tǒng)軟件,即可滿足要求,具有更大的靈活性,更能適應市場的動態(tài)變化。二是具有豐富友好的人機界面。用戶可在系統(tǒng)環(huán)境下使用不同的編程語言隨心所欲地開發(fā)適合個人用途的人機界面,如某些特殊機床的專屬控制功能,而不必過多地考慮系統(tǒng)控制器的核心部分。三是具有優(yōu)良的開放性能。系統(tǒng)能方便地掛上第三方應用軟件,如各種CAD/CAM軟件、測試軟件或管理軟件,以滿足用戶所需,開放式系統(tǒng)可集眾家之長。四是支持多種操作平臺。系統(tǒng)結構更好地支持windows, android, win CE, Linux,Unix, RTOS等不同操作平臺。測試結果表明,該系統(tǒng)可有效實現五軸數控機床高效、高精度的聯動加工,且可達到預期精度0.005mm,具有應用可行性與工程價值。

        圖7 五軸微型數控雕刻機控制電路板

        圖8 五軸微型數控雕刻機樣機

        猜你喜歡
        下位數控系統(tǒng)伺服電機
        專利名稱:一種適應壓鑄環(huán)境的伺服電機
        微特電機(2020年11期)2020-12-30 19:42:32
        發(fā)射機房監(jiān)控系統(tǒng)之下位機
        生產線中的伺服電機定位控制
        電子制作(2018年17期)2018-09-28 01:57:00
        伺服電機控制技術的應用及發(fā)展趨向分析
        基于FANUC 32i A數控系統(tǒng)的外部測量設計
        西門子840D sl數控系統(tǒng)在SC125大型車銑鏜床技術改造中的應用
        基于FANUC Oi mate TD數控系統(tǒng)的手動功能開發(fā)
        數控系統(tǒng)中GUI軟件平臺設計和實現
        景洪電廠監(jiān)控系統(tǒng)下位機數據傳輸網絡改造
        圍觀黨“下位”,吐槽帝“登基”
        北京紀事(2016年5期)2016-05-07 13:17:02
        看黄a大片日本真人视频直播| 国产一区二区视频在线看| 日韩一区二区av极品| 色综合av综合无码综合网站 | 久久精品国产亚洲片| 午夜理论片日本中文在线| 国产高清在线视频一区二区三区| 人人妻人人狠人人爽天天综合网| 国产女合集小岁9三部| www久久久888| 日本九州不卡久久精品一区| 中文天堂国产最新| 国产精品一区二区久久| 女同另类激情在线三区| 亚洲av毛片在线免费看| 久久精品国产精油按摩| 国产精品无码精品久久久| 丰满人妻无奈张开双腿av| 白白色最新福利视频二| 国产精品女直播一区二区| 人妻无码一区二区视频| 黄又色又污又爽又高潮动态图| 人妻少妇精品无码系列| 成人做爰黄片视频蘑菇视频| 亚洲va久久久噜噜噜久久天堂| 日韩人妻无码精品久久久不卡| 国产午夜福利不卡在线观看视频| 午夜香蕉av一区二区三区| 国产日本精品一二三四区| 野外少妇愉情中文字幕| 亚洲最大无码AV网站观看| 亚洲av天堂在线免费观看| 中文字幕亚洲精品无码| 亚洲无码精品免费片| 国产91熟女高潮一曲区| 日本成年一区久久综合| 精品伊人久久大香线蕉综合| 亚洲v日本v欧美v综合v| 日日骚一区二区三区中文字幕| 精品在线视频在线视频在线视频| 水蜜桃精品一二三|