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微機細分控制

時間:2008-04-09 13:50:00來源:zhangting

導語:?從一個數(shù)控系統(tǒng)的研制過程,闡述了步進電機細分驅(qū)動電路和光柵尺細分檢測方法的改進。
摘 要: 從一個數(shù)控系統(tǒng)的研制過程,闡述了步進電機細分驅(qū)動電路和光柵尺細分檢測方法的改進。 關鍵詞:數(shù)控系統(tǒng);步進電機;光柵尺;細分 Abstract :Through a process of numerical control system,describes the improvement of driver for step motor and the measure way with grating ruler. Key words: numerical control system ;step motor;grating—ruler;meticulous control. 引 言 數(shù)字控制技術是現(xiàn)代機械制造和加工的先進技術,也是我國機械工業(yè)現(xiàn)代化的一個努力方向。我們曾與廣東省糖業(yè)機械廠協(xié)作,成功地把一臺普通車床改造為數(shù)控車床,我們負責數(shù)控系統(tǒng)的研制,對方負責機械改裝。提高了產(chǎn)品的合格率及生產(chǎn)效率。 系統(tǒng)組成 系統(tǒng)的硬件框圖如圖1所示,這是一個閉環(huán)自
動控制系統(tǒng)。單片微機8031作為主控CPU.32K+8K EPROM 分別存放系統(tǒng)監(jiān)控程序和用戶加工程序.8K RAM 存放臨時數(shù)據(jù),專用芯片8279擴展一組8X8鍵盤和l6位數(shù)碼管.8255及鎖存器74LS573用于擴展單片機的各種并行I/O口,光櫥尺用于檢測刀架的位置,光電編碼器檢測工件的位置。刀架的移動由x軸(橫向)和z軸(縱向)2臺步進電機聯(lián)合完成.z軸電機用常規(guī)的三相六拍高低壓方式,而x軸電機剮分時采用三相六拍方式或步距角細分驅(qū)動方式。 系統(tǒng)的軟件結(jié)構:在主監(jiān)控程序控制下,分別進人用戶程序編輯、切削加工(插補)、對刀、命令解釋、檢錯等子模塊。 2 步進電機驅(qū)動方式的改進 步進電機在數(shù)控車床中,通過傳動絲杠驅(qū)動刀架進行運動。在數(shù)控系統(tǒng)中,因為x軸的精度要求較高,達到0.005mm,要求對應的步距角
較:若小于后者,則經(jīng)與門向電機輸入一定電流值;若大于后者,則比較器輸出低電平,不向電機供電,同時觸發(fā)單穩(wěn)電路,輸出一個定時負脈沖,關閉與門,避免了當實際電流稍有下降、又立即恢復對電機供電情況的出現(xiàn)。這樣,就可以留出時間,使電機的磁場能量得以泄放,驅(qū)動用的功率管能充分截止,大大降低功耗,電機運行的穩(wěn)定性也有很大提高。該電路經(jīng)實際運行能長時間可靠工作。有關測試數(shù)據(jù)見表1
在本系統(tǒng)中,為了保證定位精度不會出現(xiàn)過沖,采用了在行程末段降頻的方法,即,細分驅(qū)動只是在行程末段才進行,而在初、中段是按三相六拍驅(qū)動方式,由CPU 控制轉(zhuǎn)換,這樣既保證了定位精度,又有較高的總體速度。 3 光柵尺檢測和細分 光柵尺是相當精密的位置傳感器,在本系統(tǒng)中用于測量刀架的位置,信號反饋回單片機,構成系統(tǒng)的一個閉環(huán)。我們采用的光柵尺參數(shù)如下: 型號— — SGC—l 柵距— — 0.02mm 量程— — 600mm 輸出信號——4路互差90 的正弦波及1路絕對零位信號。 因為光柵尺的分辨率(0.02mm)未能達到本系統(tǒng)的設計要求,需要進行細分檢測。 細分檢測的原理:因為光柵尺在每個柵距內(nèi)輸出1個正弦波,對這個正弦波進行N等分,測出各N等分點上正弦波的值,也就相當于對1個柵距內(nèi)的空間位置作了N等分。一般的細分檢測方法是:將光柵尺信號經(jīng)數(shù)一模轉(zhuǎn)換后由CPU 進行軟件細分和判別方向。但在白行安裝光柵尺的情況下,檢測頭往往有一定的誤差,特別是在到位停止時,往往有很多高頻振動,雖然幅度很微小,但在細分檢測時,也可能造成很大誤差。 為此,我們增加了防抖動措施,設計了硬件的方向判別電路,增加了一個l 6位的高速計數(shù)器。電路框圖如圖3所示
工作原理;光柵尺的正弦渡信號經(jīng)整形為脈沖渡送人計數(shù)器和方向判別電路,將光櫥頭的微小振動記錄下來送CPU。光柵尺信號又經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后得到關于位置的對應二進制編碼,同時送CPU,由CPU 對這些信號進行處理。軟件流程如圖4所示。
此方法能有效地消除高速、高頻振動造成的誤差。為了保證定位精度,還采取了一些冗余措施:軟件和硬件同時進行記數(shù)、定位,最后將二者作比較,當誤差超過一定數(shù)值時,系統(tǒng)顯示提示信息。這樣可保證加工產(chǎn)品的廢品率降到近乎零。 參考文獻 [1] 親永權等.單片機應用系統(tǒng)的功率接口技術.北京:北京航空航天大學出版社,1992. [2] 王文熙.機床數(shù)字調(diào)節(jié)技術.北京:中國科學技術出版杜,1992. 點擊此處下載原文

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