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    蘇州中航長風(fēng)數(shù)控科技有限公司

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    閉環(huán)電火花線切割機(jī)/閉環(huán)中走絲線切割機(jī)床理念淺析(上)

    2012-6-14  閱讀(2507)

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    閉環(huán)電火花線切割機(jī)/閉環(huán)中走絲線切割機(jī)床理念淺析(上)

    日前在電火花線切割機(jī)/中走絲線切割機(jī)床中采用光柵尺閉環(huán)一直是一個系統(tǒng)設(shè)計者想做的事情,但是閉環(huán)在數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計中還有很多需要解決的技術(shù)問題,本文供大家參考。

    目前在電火花線切割機(jī)/中走絲線切割機(jī)床中當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出一個進(jìn)給指令,經(jīng)驅(qū)動電路功率放大,驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個角度,再經(jīng)齒輪減速裝置帶動絲杠旋轉(zhuǎn),通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為機(jī)床的直線位移。機(jī)床各個軸的移動速度與位移量由輸入脈沖的頻率與脈沖數(shù)所決定。此時機(jī)床的信息流是單向的,即進(jìn)給脈沖發(fā)出后,實際移動值不再反饋回來。系統(tǒng)對機(jī)床的實際位移量不進(jìn)行監(jiān)測,也不能進(jìn)行誤差校正。因此步進(jìn)電動機(jī)的失步、步距角誤差、齒輪與絲杠等傳動誤差都將影響被加工零件的精度。為了提高機(jī)床的精度,采用直線電機(jī)和位置檢測元件組成閉環(huán)系統(tǒng)。它消除了旋轉(zhuǎn)電機(jī)齒輪間隙帶來的誤差,減小了系統(tǒng)的慣性,改善了系統(tǒng)的動態(tài)性能。電機(jī)能否定位,取決于位置反饋是否,光柵尺精度高、價位低、性能優(yōu)良、故其成為傳感器,以實現(xiàn)位置信號的反饋。

    光柵尺信號輸出頻率很高,如直接給工控機(jī)讀取,實時性難以保證,采用高性能工控機(jī)雖能實現(xiàn),但需編制大量程序。設(shè)計光柵尺接口模塊,能實現(xiàn)信號的細(xì)分、辯向、位置的計算與顯示。模塊是獨立工作的,上位機(jī)何時需要數(shù)據(jù),通過數(shù)據(jù)總線直接讀取即可。既保證控制系統(tǒng)的實時性,提高了系統(tǒng)的反應(yīng)速度。采用的光柵尺分辨率為1µm

    1.光柵尺信號

    光柵尺輸出信號是電信號,動尺移動一個柵距,輸出電信號便變化一個周期,它是通過對信號變化周期的測量來測出移動的相對位移。計數(shù)器所計數(shù)乘以光柵距即為直線電機(jī)所走的位移。

    輸出信號是相位角相差90º時,方向為正,反之為負(fù)。Z信號作為校準(zhǔn)信號以消除累積誤差。

    A信號怕下降沿采集B信號,就可判斷出運(yùn)動方向。當(dāng)A信號的上升沿及下降沿均比B信號超前1/4W,在A信號下降沿采集的B信號為“1”,此時為正向運(yùn)動;A信號的上升沿及下降沿均比B信號滯后1/4W,在A信號下降沿采集到的B信號為“0”,此時為反向運(yùn)動。根據(jù)采集到的運(yùn)動信號方向和A信號變化的周期數(shù)用計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)(正向計數(shù)或逆向計數(shù)),就可測算出總位移。

    2 接口模塊整體結(jié)構(gòu)

    光柵尺輸出信號的測量和處理需經(jīng)過:濾波、整流,細(xì)分辨向電路,計數(shù)電路,接口電路,實現(xiàn)與系統(tǒng)總線的交換。接口模塊原理圖見設(shè)備出廠說明書原理圖

    21 細(xì)分辨向電路

    光柵尺信號的細(xì)分與辨向是提高光柵尺測量精度的關(guān)鍵性一步。光柵辨向和細(xì)分電路的設(shè)計中,有的設(shè)計把辨向和細(xì)分電路分開,辨向電路只對光柵尺的輸出信號進(jìn)行辨向,而不對細(xì)分后的脈沖信號進(jìn)行辨向,這樣實現(xiàn)的測量誤差仍是光柵尺的柵距。在考慮辨向功能時,應(yīng)對細(xì)分后的信號進(jìn)行辨向設(shè)計,否則不能提高測量精度。此處為細(xì)分辨向電路設(shè)計的重點。

    X軸輸出信號為例。光柵尺輸出的相差為90º的方波信號XAXB,經(jīng)RC濾波和6N137快速光耦,消除輸入信號中尖脈沖帶來的影響,提高系統(tǒng)的抗干擾性能。通過4倍頻電路實現(xiàn)精度的擔(dān)高,原來光柵尺的分辨率為5µm,倍頻后分辨率變?yōu)?/font>1.25µm。譯碼電路為(GAL1.22V10提供時鐘CLK。電機(jī)的運(yùn)動方向由辨向電路來實現(xiàn)。當(dāng)光柵尺正向運(yùn)動時,從I/O端口輸出脈沖序列PX;當(dāng)光柵尺反向運(yùn)動時,從I/O端口輸出脈沖序列NX

    22 計數(shù)電路

    本系統(tǒng)中采用8254實現(xiàn)計數(shù)功能。正反向脈沖PXNX分別作為計數(shù)器8254的時鐘CLK,輸出信號即為位移的脈沖數(shù)。地址線A0A18254的片選取線一起確定8254的地址。

    未完,接上篇

    預(yù)了解更多閉環(huán)線切割機(jī)床技術(shù)資訊:——蘇州中航長風(fēng)全面提供。

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