引言
      在機(jī)械加工過(guò)程中，板材切割常用方式有手工切割、半自動(dòng)切割機(jī)切割及數(shù)控切割機(jī)切割。手工切割靈活方便，但手工切割質(zhì)量差、尺寸誤差大、材料浪費(fèi)大、后續(xù)加工工作量大，同時(shí)勞動(dòng)條件惡劣，生產(chǎn)效率低。半自動(dòng)切割機(jī)中仿形切割機(jī)，切割工件的質(zhì)量較好，由于其使用切割模具，不適合于單件、小批量和大工件切割。其它類(lèi)型半自動(dòng)切割機(jī)雖然降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，但其功能簡(jiǎn)單，只適合一些較規(guī)則形狀的零件切割。數(shù)控全自動(dòng)切割相對(duì)手動(dòng)和半自動(dòng)切割方式來(lái)說(shuō)，可有效地提高板材切割地效率、切割質(zhì)量，減輕操作者地勞動(dòng)強(qiáng)度。
      本文介紹的是眾為興公司研制的由MC4140CUT四軸運(yùn)動(dòng)控制器控制的全自動(dòng)平板切割機(jī)控制系統(tǒng)，其中樣機(jī)為奧科公司生產(chǎn)的平板切割機(jī)，控制器為眾為興公司MC4140CUT四軸運(yùn)動(dòng)控制器。它實(shí)現(xiàn)了平板切割機(jī)的自動(dòng)控制，適應(yīng)了材料切割的自動(dòng)控制的需要。整個(gè)控制系統(tǒng)的實(shí)物圖如圖5.1所示。


      系統(tǒng)構(gòu)成
      整個(gè)系統(tǒng)的框架原理圖見(jiàn)5.1.1。

      對(duì)于控制精度要求不大的平板切割機(jī)，系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)。利用MC4140CUT四軸運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)現(xiàn)時(shí)，控制系統(tǒng)構(gòu)成： MC4140CUT四軸運(yùn)動(dòng)控制器,步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器Q2-BYG403M，56BYGHM611A二相混合式步進(jìn)電機(jī)。
      （1）控制器采用的四MC4140CUT，液晶+按鍵屏，128X64點(diǎn)陣圖形液晶顯示屏
      256M超大容量存儲(chǔ)空間；該控制器是整個(gè)系統(tǒng)的“大腦”，整個(gè)系統(tǒng)的反應(yīng)速度，加工精度，靈活與敏捷程度都取決于控制器輸出的脈沖頻率與周期等模擬量，而這些模擬量最終取決于控制器本身。所以，它是控制系統(tǒng)的核心。
      （2）步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器是整個(gè)系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，驅(qū)動(dòng)器的好壞是系統(tǒng)性能好壞的決定性因素之一。文中討論了采用眾為興生產(chǎn)的Q2BYG403步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)。
      （3）步進(jìn)電機(jī)也可以采用眾為興的實(shí)現(xiàn),文中采用56BYGHM611A實(shí)現(xiàn)。
控制器內(nèi)部是由四塊集成芯片組成，電源控制集成芯片，ARM工控主板，運(yùn)動(dòng)控制集成芯片和顯示器集成芯片，前三者的關(guān)系是：ARM工控主板為核心板，相當(dāng)于“大腦”它控制運(yùn)動(dòng)控制集成芯片，而這里的電源控制芯片是為它們提供電源的，。
      （1）輸入輸出板是提供控制器與外界設(shè)備的接口的集成電路系統(tǒng)。這里集成了輸入/輸出接口，USB接口，串行接口等等。
      （2）電源板用于將220V交流電轉(zhuǎn)化為控制器可以接受的電源范圍，一般為5—12V。
      （3）顯示器集成電路板用于集成包括顯示器驅(qū)動(dòng)器在內(nèi)的顯示器驅(qū)動(dòng)電路。
      （4）主控板，自不必說(shuō)，是整個(gè)控制器的核心主板，它上面集成有很多芯片，包括ARM主控CPU，兩片擴(kuò)展的FLASH，CPLD，一片SDRAM等等。正是這些電子IC器件，構(gòu)成了控制系統(tǒng)的控制部分，即整個(gè)人工智能系統(tǒng)的“大腦”。
系統(tǒng)構(gòu)成與控制原理圖如圖5.1.3所示。


      （1）顯示器，這里采用按鍵屏，控制器內(nèi)部顯示器板集成電路板上集成了按鍵屏驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū)動(dòng)器。
      （2）嵌入式CPU，MC4140CUT四軸運(yùn)動(dòng)控制器內(nèi)部集成了ARM主CPU芯片，采用ARM7TDMI為內(nèi)核的ARM主CPU，其內(nèi)部資源很豐富 ，包括有UART，DMA，BDMA，看門(mén)狗定時(shí)器，ADC，JATG接口，LCD控制器，中斷控制器，ⅡC總線，ⅡS總線，SIO總線。RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘，通用I/O等資源。
      （3）DSP專(zhuān)用運(yùn)動(dòng)控制芯片ADT-MC814，控制器采用四軸運(yùn)動(dòng)控制專(zhuān)用芯片，此運(yùn)動(dòng)控制芯片ADT-MC814中集成有中斷/指令/處理模塊和線性，圓弧，位模式三大插補(bǔ)控制模塊。運(yùn)動(dòng)控制的指令經(jīng)過(guò)ARM主CPU發(fā)出后，由此模塊經(jīng)過(guò)處理發(fā)送相應(yīng)的脈沖給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
      （4）RAM，ARM主CPU集成有8/16KHZ的RAM，但是它不能滿足系統(tǒng)運(yùn)行大型程序，存儲(chǔ)特別是由于運(yùn)算和RTOS的多任務(wù)調(diào)度以及文件系統(tǒng)的運(yùn)行都將產(chǎn)生大量的堆棧、全局變量和局部變量,而且由于系統(tǒng)內(nèi)置軟PLC的運(yùn)行也將占用一部分RAM空間,所以必須擴(kuò)展一個(gè)RAM，此芯片外部擴(kuò)展了一個(gè)8M的SDRAM。
      （5）CPLD，該控制器外部集成了CPLD用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，該CPLD內(nèi)部集成了32個(gè)通用邏輯單元。用于存儲(chǔ)控制信號(hào)和數(shù)據(jù)等信息。
      （6）FLASH，控制器主控板上集成了兩片F(xiàn)LASH，一片2M的NOR FLASH，一片256M的NAND FLASH，主要用于存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行所需的程序代碼，語(yǔ)言字庫(kù)，需要斷電和長(zhǎng)期保存的系統(tǒng)參數(shù)，軟/硬件限位參數(shù)等等。
      （7）DOM全名DISK ON MODULE，泛指IDE電子硬盤(pán),由控制單元（Controller）和存儲(chǔ)單元（FashIC）組成，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列而制成的硬盤(pán)，可以使用PC機(jī)直接輸入程序，數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)控制器輸入程序，數(shù)據(jù)。

      （8）RS232通信，RS-232C（Recommended Standard-RS）串行接口是計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間以及計(jì)算機(jī)與測(cè)試系統(tǒng)之間最簡(jiǎn)單、最普遍的連接方法，采用25線連接器。其最高的單向數(shù)據(jù)傳輸率為20kbps，此時(shí)的最大傳輸距離為15米。適當(dāng)降低速率，其最大傳輸距離可達(dá)60米。但它只是一對(duì)一的傳輸，僅用于簡(jiǎn)單或低速的系統(tǒng)，這里用于PC機(jī)和控制器之間的串行接口。
      其中ARM工程主板采用嵌入式結(jié)構(gòu)，是ARM7系列嵌入式CPU，內(nèi)核為ARM7TDMI。
      ARM處理器的三大特點(diǎn)是：耗電少功能強(qiáng)、16位/32位雙指令集和眾多合作伙伴。ARM商品模式的強(qiáng)大之處在于它在世界范圍有超過(guò)100個(gè)的合作伙伴。ARM是設(shè)計(jì)公司，本身不生產(chǎn)芯片。采用轉(zhuǎn)讓許可證制度，由合作伙伴生產(chǎn)芯片。
      當(dāng)前ARM體系結(jié)構(gòu)的擴(kuò)充包括： 為了改善代碼密度，采用Thumb 16位指令集； DSP應(yīng)用的算術(shù)運(yùn)算指令集；Jazeller允許直接執(zhí)行Java字節(jié)碼。 
      ARM處理器系列提供的解決方案有：無(wú)線、消費(fèi)類(lèi)電子和圖像應(yīng)用的開(kāi)放平臺(tái)；存儲(chǔ)、自動(dòng)化、工業(yè)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)；智能卡和SIM卡的安全應(yīng)用。 
      ARM處理器本身是32位設(shè)計(jì)，但也配備16位指令集。當(dāng)前有5個(gè)產(chǎn)品系列——ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10和SecurCore。 
      ARM7系列是優(yōu)化了用于對(duì)價(jià)位和功耗敏感的消費(fèi)應(yīng)用的低功耗的32位核，具有：
1. 嵌入式ICE-RT邏輯；
2. 非常低的功耗；
3. 三段流水線和馮•諾依曼結(jié)構(gòu)，提供0.9MIPS/MHz。
樣機(jī)系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器為奧科公司的M542系列驅(qū)動(dòng)器，使用40VDC系列中的Q2BYG403可以進(jìn)行代替，5.1.4為它的實(shí)物圖。
 

      具有特點(diǎn)：可驅(qū)動(dòng)兩相四、六、八輸出線混合式步進(jìn)電機(jī)；雙極恒流斬波方式，斬波頻率20KHZ；光電隔離信號(hào)輸入，輸入信號(hào)與TLL兼容；靜止時(shí)自動(dòng)減流，最大驅(qū)動(dòng)相電流3.5A；電流方便可調(diào)，細(xì)分精度可任意選擇；運(yùn)行平穩(wěn)，高加速特性；高速大力矩輸出；過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫保護(hù)；單脈沖/雙脈沖控制模式選擇。
      可以用于封切機(jī)、剪板機(jī)、切管機(jī)、玻璃切割機(jī)、切帶機(jī)、商標(biāo)印刷機(jī)、數(shù)控鉆銑機(jī)、鉆孔植毛機(jī)、雕刻機(jī)、彈簧機(jī)、繞線機(jī)等需要精確定位的控制系統(tǒng)。
      Q2BYG403細(xì)分可根據(jù)SW1的1、2開(kāi)關(guān)設(shè)定，如表5.1—a所示：


      設(shè)置相應(yīng)的細(xì)分后，根據(jù)步進(jìn)角可以計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速，眾為興公司電機(jī)的步距角為1.8°，也就是說(shuō)如果細(xì)分設(shè)定為A，則電機(jī)轉(zhuǎn)速為（360/1.8）*A，就是200A分/轉(zhuǎn)，例如，當(dāng)細(xì)分設(shè)計(jì)為2時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速即為400分/轉(zhuǎn)。

      此步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器采用差分式接線，其接線圖如圖5.1.5所示。


      輸入信號(hào)波形與時(shí)序如圖5.1.6所示。


      樣機(jī)中步進(jìn)電機(jī)為奧科公司產(chǎn)品M542系列步進(jìn)電機(jī)，可以用眾為興公司的56mm系列步進(jìn)電機(jī)56BYGHM611A替代，56BYGHM611A是眾為興生產(chǎn)的56MM系列步進(jìn)電機(jī)的一種，技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表5.1—b。

      5.2 技術(shù)構(gòu)成
      我們所關(guān)注的核心技術(shù)主要是系統(tǒng)控制部分的核心技術(shù)，此系統(tǒng)的控制部分包括MC4140CUT運(yùn)動(dòng)控制器，Q2-BYG403M驅(qū)動(dòng)器。核心技術(shù)構(gòu)成：自動(dòng)加減速定量驅(qū)動(dòng)技術(shù)，直線和圓弧插補(bǔ)技術(shù)，多軸驅(qū)動(dòng)技術(shù)。圖5.2.1是技術(shù)構(gòu)成圖。


      恒速驅(qū)動(dòng)，即定速驅(qū)動(dòng)，就是以不變的速度輸出驅(qū)動(dòng)脈沖。如果設(shè)定驅(qū)動(dòng)速度小于初始速度，就沒(méi)有加/減速驅(qū)動(dòng)，而是定速驅(qū)動(dòng)。當(dāng)搜尋原點(diǎn)、編碼器Z相等信號(hào)后如果立即停止的話，不必進(jìn)行加/減速驅(qū)動(dòng)，而是一開(kāi)始就運(yùn)行低速的定速驅(qū)動(dòng)。做到定速驅(qū)動(dòng)，下列參數(shù)應(yīng)預(yù)先設(shè)定：范圍，初始速度，驅(qū)動(dòng)速度。定速驅(qū)動(dòng)的示意圖如圖5.2.2所示。

      直線加/減速驅(qū)動(dòng)是線性地從驅(qū)動(dòng)的初始速度加速到指定速度。定量驅(qū)動(dòng)時(shí)，加速的計(jì)數(shù)器記錄加速所累計(jì)的脈沖數(shù)。當(dāng)剩余輸出脈沖數(shù)少于加速脈沖后，就開(kāi)始自動(dòng)減速。減速時(shí)將用指定的加速度線性地減速至初始速度。
為了直線加/減速驅(qū)動(dòng)，下列參數(shù)需預(yù)先設(shè)定：范圍R，以加速度A加速或者減速，減速度D加/減速度個(gè)別設(shè)定時(shí)的減速度，初始速度SV，驅(qū)動(dòng)速度V。其示意圖如圖5.2.3所示。


      MC4140CUT不僅支持對(duì)稱(chēng)直線加/減速驅(qū)動(dòng)，而且它還支持非對(duì)稱(chēng)直線加/減速驅(qū)動(dòng)，S曲線加/速驅(qū)動(dòng)。
      對(duì)于垂直方向移動(dòng)對(duì)象物，有重力加速度的負(fù)擔(dān)，所以在這樣加速度和減速度不同的非對(duì)稱(chēng)直線加減速的定量驅(qū)動(dòng)中，最好能夠變更上下移動(dòng)的加速度和減速度。此時(shí)可以運(yùn)行自動(dòng)減速，事先不用設(shè)定手動(dòng)減速點(diǎn)。圖5.2.4是加速度比減速度大的例子，圖5.2.5是減速度比加速度大的例子。



      另外跟通常的直線加減速驅(qū)動(dòng)一樣需要設(shè)定下述的參數(shù)：范圍R，加速度A，減速度D，初始速度SV，驅(qū)動(dòng)速度V。
      驅(qū)動(dòng)速度加/減速時(shí)，可線性地增加/減少加速度以產(chǎn)生S型速度曲線，S曲線加/減速驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行如圖5.2.6所示。

      驅(qū)動(dòng)開(kāi)始加速時(shí)，加速度以指定的加速度增加率K從0線性增加到A。因此，這個(gè)速度曲線成為二次級(jí)拋物線(a區(qū)間)。加速度達(dá)到指定數(shù)值A(chǔ)后保持此數(shù)值，這時(shí)速度曲線是直線型的，速度在加速中(b區(qū)間)。目標(biāo)速度V和當(dāng)前速度的差值比隨著時(shí)間的增加而減少時(shí)，加速度趨向0。減少率和增加率相同，指定的加速度的負(fù)增長(zhǎng)率K線性地減少，這時(shí)速度曲線成為二次拋物線(C區(qū)間)。筆者定義這種部分時(shí)間加速度固定的加速驅(qū)動(dòng)為S曲線加速驅(qū)動(dòng)。
      MC4140CUT內(nèi)部集成了ADT-854運(yùn)動(dòng)控制卡，它支持2-3軸直線插補(bǔ)，圓弧插補(bǔ)，還支持連續(xù)插補(bǔ)。所謂插補(bǔ)，實(shí)際上是進(jìn)行起點(diǎn)和終點(diǎn)之間數(shù)據(jù)點(diǎn)的“密化”。一般計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)均具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，即插補(bǔ)出起點(diǎn)至終點(diǎn)之間各點(diǎn)的坐標(biāo)值。
      插補(bǔ)是計(jì)算機(jī)數(shù)控中最重要的計(jì)算任務(wù)。圖5.2.7是插補(bǔ)在數(shù)控系統(tǒng)中的位置，插補(bǔ)計(jì)算又必須是實(shí)時(shí)的，即必須在有限的時(shí)間內(nèi)完成計(jì)算任務(wù)。插補(bǔ)程序的運(yùn)行時(shí)間和計(jì)算精度影響著整個(gè)CNC系統(tǒng)的性能指標(biāo)。就目前普遍應(yīng)用的算法而言，可分為兩大類(lèi)。


      脈沖增量插補(bǔ)，即行程標(biāo)量插補(bǔ)，比較典型的算法有逐點(diǎn)比較法和DDA（數(shù)字微分分析器）等。插補(bǔ)的結(jié)果是產(chǎn)生單個(gè)的行程增量，以一個(gè)個(gè)脈沖的方式輸出。采用脈沖增量插補(bǔ)輸出的數(shù)控系統(tǒng)，其進(jìn)給速率主要受插補(bǔ)程序所用時(shí)間的限制。主要應(yīng)用在以步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件的開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)，即時(shí)間標(biāo)題插補(bǔ)，比較典型的算法有二階遞歸法和擴(kuò)展DDA等。它是計(jì)算出插補(bǔ)周期內(nèi)各個(gè)坐標(biāo)軸的增量值，適用于交直流電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)的數(shù)控系統(tǒng)。插補(bǔ)程序計(jì)算出增量值后，還需繼續(xù)算出跟隨誤差和速度指令，輸出給伺服系統(tǒng)。一般而言插補(bǔ)周期和位置采樣周期一致，也可以不一致。典型的插補(bǔ)和位置采樣周期為10ms，采用數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)算法后，插補(bǔ)程序的時(shí)間負(fù)荷已不再是限制進(jìn)給速度的主要原因，速度上限將取決于圓弧弦線誤差以及伺服系統(tǒng)的特性。該直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)采用的就是脈沖增量插補(bǔ)中的逐點(diǎn)比較法實(shí)現(xiàn)。
      直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)的功能已經(jīng)在前述有所介紹，這里就不在贅述。
沒(méi)有連續(xù)插補(bǔ)功能的控制卡，如果需要在上一插補(bǔ)點(diǎn)結(jié)束后繼續(xù)下一插補(bǔ)，只能不斷查詢(xún)上一插補(bǔ)是否完成，然后輸出下一插補(bǔ)的數(shù)據(jù)，如果上位機(jī)的速度較慢，或者上位機(jī)運(yùn)行多任務(wù)操作系統(tǒng)，在兩次插補(bǔ)之間就會(huì)出現(xiàn)停頓，會(huì)影響插補(bǔ)的效果，并且插補(bǔ)速度很難提高。ADT854卡帶有連續(xù)插補(bǔ)功能，可以很好的解決這一問(wèn)題，它可在上一插補(bǔ)未結(jié)束時(shí)，輸出下一插補(bǔ)的數(shù)據(jù)，即使在很慢的電腦上，也可達(dá)到好的效果。連續(xù)插補(bǔ)是直線→圓弧插補(bǔ)→直線插補(bǔ)→…這樣在每個(gè)插補(bǔ)節(jié)點(diǎn)之間不停地驅(qū)動(dòng)。在連續(xù)插補(bǔ)驅(qū)動(dòng)中，先讀取連續(xù)插補(bǔ)的允許寫(xiě)入狀態(tài)和插補(bǔ)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，如果插補(bǔ)未結(jié)束并且允許寫(xiě)入，即可寫(xiě)入下一插補(bǔ)命令。因此，在連續(xù)插補(bǔ)過(guò)程中從連續(xù)插補(bǔ)驅(qū)動(dòng)開(kāi)始至結(jié)束的時(shí)間必須長(zhǎng)于設(shè)定下一個(gè)插補(bǔ)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)和命令的時(shí)間。
MC4140CUT控制器中的ADT-854運(yùn)動(dòng)控制卡不僅支持上述插補(bǔ)功能，而且它還支持使用直線或S 曲線加/減速驅(qū)動(dòng)（只可做直線插補(bǔ)）運(yùn)行插補(bǔ)的功能。
      在直線插補(bǔ)中可以運(yùn)行直線加/減速驅(qū)動(dòng)及S曲線加減速驅(qū)動(dòng)減速，在圓弧插補(bǔ)、位模式插補(bǔ)中只能用手動(dòng)減速的直線加/ 減速驅(qū)動(dòng)不能使用S曲線加/減速驅(qū)動(dòng)及自動(dòng)減速
      在連續(xù)插補(bǔ)中，只能用手動(dòng)減速的直線加/減速驅(qū)動(dòng)，不能用S曲線加/減速驅(qū)動(dòng)及自動(dòng)減速。在連續(xù)插補(bǔ)中，要事先設(shè)定手動(dòng)減速點(diǎn)，此手動(dòng)減速點(diǎn)設(shè)定在運(yùn)行減速的最終節(jié)點(diǎn)上，并設(shè)定從X軸輸出的基本脈沖的數(shù)值。連續(xù)插補(bǔ)時(shí)，先把減速設(shè)定為無(wú)效，然后開(kāi)始插補(bǔ)驅(qū)動(dòng)，在要減速的最終插補(bǔ)節(jié)點(diǎn)上，在寫(xiě)入插補(bǔ)命令之前，寫(xiě)入允許減速命令。開(kāi)始最終插補(bǔ)節(jié)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)時(shí)，減速才有效。從最終插補(bǔ)節(jié)點(diǎn)的開(kāi)始計(jì)算主軸輸出的基本脈沖數(shù)大于手動(dòng)減速點(diǎn)的數(shù)值時(shí)，減速就開(kāi)始。
      比如從插補(bǔ)節(jié)點(diǎn)1至5的連續(xù)插補(bǔ)中，在最終節(jié)點(diǎn)5上用手動(dòng)減速的話，有下述的程序。

 

 

 

      由從節(jié)點(diǎn)5 開(kāi)始的X軸基本脈沖數(shù)的數(shù)值來(lái)設(shè)定手動(dòng)減速點(diǎn)，比如假定減速化費(fèi)2,000 脈沖，在節(jié)點(diǎn)5上輸出的基本脈沖的總脈沖數(shù)是5000的話，手動(dòng)減速點(diǎn)就為5000-2000=3000。開(kāi)始至停止一定要在1個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)運(yùn)行減速，減速停止的最終插補(bǔ)節(jié)點(diǎn)需要從其X或Z軸輸出的基本脈沖總數(shù)要大于在減速中花費(fèi)的脈沖數(shù)。
      它支持三軸聯(lián)動(dòng)，包括X軸、Y軸、Z軸，分別代表切割也位機(jī)的不同方向的運(yùn)動(dòng)，其中X軸代表刀臺(tái)的前后方向的運(yùn)動(dòng)，Y軸代表刀位左右方向的運(yùn)動(dòng)，Z軸代表刀位上下?lián)Q刀的運(yùn)動(dòng)。其實(shí)物圖如圖5.3.7所示。
 

      這里的切割機(jī)只是由來(lái)試驗(yàn)的，所以使用圓珠筆來(lái)代替刀具。由上圖可知，刀架臺(tái)在X軸方向，Y軸方向，Z軸方向的運(yùn)動(dòng)整體有機(jī)結(jié)合起來(lái)，完成一次對(duì)材料的切割任務(wù)。

      5.4 功能與實(shí)現(xiàn)
      在這里主要介紹一下它的換刀功能的實(shí)現(xiàn)，其刀架臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5.4.1所示。
 

      實(shí)際上，切換刀是由Z軸電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)兩個(gè)機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置上下運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)的，為了實(shí)現(xiàn)換刀功能，必須有傳感器的信息反饋。這里的光電控制開(kāi)關(guān)就是實(shí)現(xiàn)這一反饋功能的傳感器，它可以實(shí)現(xiàn)速度信息的反饋功能。其實(shí)物圖如圖5.4.2所示。
 

      工作臺(tái)在X，Y軸的聯(lián)動(dòng)，Z軸兩工具刀的互換，三軸獨(dú)自運(yùn)動(dòng)，就像左右手的運(yùn)動(dòng)一樣，相互協(xié)作，做為一個(gè)有機(jī)的整體，共同完成平板切割的任務(wù)。

      5.5 結(jié)論
      實(shí)際上，MC4140CUT運(yùn)動(dòng)控制器不僅適用于平板切割機(jī)控制系統(tǒng)，還有點(diǎn)膠機(jī)，四軸焊接機(jī)等等控制系統(tǒng)。好的運(yùn)動(dòng)控制器的選擇有的時(shí)候可以使得整個(gè)控制系統(tǒng)達(dá)到很好的工作效果。眾為興公司的控制器產(chǎn)品并不追求高精度，豪華舒適的效果，但是，它可以滿足大眾追求實(shí)用性和價(jià)格低廉的要求。MC4140CUT就是這樣的一種產(chǎn)品，它在TP3340的基礎(chǔ)上做了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，增加了存儲(chǔ)容量和部分插補(bǔ)功能，可以很好的實(shí)現(xiàn)一些對(duì)精度要求不高的控制系統(tǒng)，ARM嵌入式控制系統(tǒng)的使用使得自動(dòng)化變的簡(jiǎn)單而又可行性高，使得機(jī)電一體化更加成為可能，使得工業(yè)自動(dòng)化控制成為炙手可熱的行業(yè)。實(shí)踐證明，MC4140CUT四軸運(yùn)動(dòng)控制器在平板切割機(jī)上的應(yīng)用，使得平板切割效率大為提高。難怪有人說(shuō)，運(yùn)動(dòng)控制器帶來(lái)了第三次工業(yè)革命。