涂膠機(jī)是用于給機(jī)柜、燈具、蓄電池、汽車(chē)等有密封要求的產(chǎn)品，按照密封軌跡涂密封膠的一種工業(yè)生產(chǎn)機(jī)床。標(biāo)準(zhǔn)涂膠機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)為三軸聯(lián)動(dòng)，通過(guò)直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)完成涂膠軌跡。本文主要對(duì)三維涂膠機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。
運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是以電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象，以控制器為核心，以電力電子、功率變換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在控制理論指導(dǎo)下組成的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)。一個(gè)典型的現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件主要由上位計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、功率驅(qū)動(dòng)裝置、電動(dòng)機(jī)和傳感器反饋檢測(cè)裝置和被控對(duì)象等幾部分組成。
一、涂膠機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)結(jié)構(gòu)不同的可分為：基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線的運(yùn)動(dòng)控制器;Soft型開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器;嵌入式結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制器。Soft型開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器運(yùn)動(dòng)控制軟件全部裝在計(jì)算機(jī)中，而硬件部分僅是計(jì)算機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)和外部IO之間的標(biāo)準(zhǔn)化通用接口。用戶(hù)在Windows平臺(tái)和其他操作系統(tǒng)的支持下，利用開(kāi)放的運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核，開(kāi)發(fā)所需的控制功能，構(gòu)成各種類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。嵌入式結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制器是把計(jì)算機(jī)嵌入到運(yùn)動(dòng)控制器中的一種產(chǎn)品，它能夠獨(dú)立運(yùn)行。運(yùn)動(dòng)控制器與計(jì)算機(jī)之間的通信依然是靠計(jì)算機(jī)總線，實(shí)質(zhì)上是基于總線結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制器的一種變種。
三維涂膠機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器為基于總線的運(yùn)動(dòng)控制器。用計(jì)算機(jī)硬件和操作系統(tǒng)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具有高速的數(shù)據(jù)處理能力。總線形式上為104總線、RS232接口和USB接口。運(yùn)動(dòng)控制器采用DSP芯片作為CPU，可完成運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、高速實(shí)時(shí)插補(bǔ)、伺服濾波控制和伺服驅(qū)動(dòng)、外部IO之間的標(biāo)準(zhǔn)化通用接口功能。控制器支持功能強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制軟件庫(kù)、C語(yǔ)言運(yùn)動(dòng)函數(shù)庫(kù)、WindowsDLL動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)等，根據(jù)工藝需求，在WINDOWS等平臺(tái)下開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件，組成涂膠機(jī)運(yùn)動(dòng)控制控制系統(tǒng).
二涂膠機(jī)運(yùn)動(dòng)控制方式
運(yùn)動(dòng)控制形式有點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制、連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)控制、同步運(yùn)動(dòng)控制。
點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制即僅對(duì)終點(diǎn)位置有要求，與運(yùn)動(dòng)的中間過(guò)程即運(yùn)動(dòng)軌跡無(wú)關(guān)。
同步運(yùn)動(dòng)控制是指多個(gè)軸之間的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制，可以是多個(gè)軸在運(yùn)動(dòng)全程中進(jìn)行同步，也可以是在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的局部有速度同步。
三維涂膠機(jī)控制方式為連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)控制，又稱(chēng)為輪廓控制，主要對(duì)膠頭的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行控制。該控制方式要求系統(tǒng)在高速運(yùn)動(dòng)的情況下，既要保證系統(tǒng)加工的輪廓精度，還要保證膠頭沿輪廓運(yùn)動(dòng)時(shí)的切向速度的恒定。對(duì)小線段加工時(shí)，有多段程序預(yù)處理功能。
三涂膠機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器硬件結(jié)構(gòu)
涂膠機(jī)系統(tǒng)以基于“PC機(jī)+運(yùn)動(dòng)控制器”為核心，采用運(yùn)動(dòng)控制器、驅(qū)動(dòng)器和交流伺服電動(dòng)機(jī)構(gòu)成一個(gè)開(kāi)放式硬件結(jié)構(gòu)。在該伺服控制系統(tǒng)中，控制器上專(zhuān)用CPU與PC機(jī)CPU構(gòu)成主從式雙CPU控制模式。PC機(jī)負(fù)責(zé)人機(jī)交互界面的管理和控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控等方面的工作，例如鍵盤(pán)和鼠標(biāo)的管理、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示、控制指令的發(fā)送和外部信號(hào)IO的監(jiān)控等。運(yùn)動(dòng)控制器配備內(nèi)容豐富、功能強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)函數(shù)庫(kù)，供用戶(hù)使用完成電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。系統(tǒng)采取脈沖輸出的位置控制方式，脈沖頻率的大小控制電機(jī)的速度，信號(hào)的正負(fù)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)三軸的位置控制。X軸、Y軸、Z軸原點(diǎn)、限位檢測(cè)是通過(guò)接近開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，原點(diǎn)檢測(cè)開(kāi)關(guān)作為每個(gè)軸的零點(diǎn)位置，限位檢測(cè)開(kāi)關(guān)確保每軸工作行程極限。這些狀態(tài)信號(hào)送入運(yùn)動(dòng)控制卡狀態(tài)寄存器后由CPU隨時(shí)讀出，達(dá)到對(duì)IO狀態(tài)信號(hào)的檢測(cè)。在硬件上，運(yùn)動(dòng)控制器上的光電隔離措施既隔離了外設(shè)對(duì)內(nèi)部數(shù)字系統(tǒng)的干擾，有能有效防止過(guò)電壓、過(guò)電流等外界突發(fā)事件對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的損壞，大大提高了系統(tǒng)的控制精度和可靠性。
四涂膠機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)
涂膠機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器配備有運(yùn)動(dòng)函數(shù)庫(kù)，函數(shù)庫(kù)為單軸及多軸的步進(jìn)或伺服控制提供了許多運(yùn)動(dòng)函數(shù)，如單軸運(yùn)動(dòng)、多軸獨(dú)立運(yùn)動(dòng)、多軸插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)以及多軸同步運(yùn)動(dòng)等等。運(yùn)動(dòng)控制器組成的控制系統(tǒng)，采用VC語(yǔ)言開(kāi)發(fā)友好的人機(jī)界面應(yīng)用程序、方便的人機(jī)交互和管理。系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)模塊如圖所示，除了主體的運(yùn)動(dòng)控制程序外，還包括初始化、與PC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互、系統(tǒng)保護(hù)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等部分。
五結(jié)語(yǔ)
綜上所述，三維涂膠機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)采用基于總線的運(yùn)動(dòng)控制器，構(gòu)建了合理的硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)。通過(guò)連續(xù)軌跡控制方式，完成既定運(yùn)動(dòng)和高精度的伺服控制。實(shí)現(xiàn)涂膠機(jī)的高速高精度運(yùn)轉(zhuǎn)。
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