激光快速成型是模具制造方面的新技術(shù)，在國外已獲得廣泛應(yīng)用。激光快速成型機的成型方法是采用材料累加原理，激光掃描器在計算機控制下根據(jù)分層數(shù)據(jù)連續(xù)掃描液態(tài)光敏樹脂表面，利用液態(tài)光敏樹脂經(jīng)激光照射凝固的原理，層層固化光敏樹脂，一層固化后，工件的托板下移一個精確距離，然后掃描下一層，并且保證相鄰層可靠粘結(jié)，如此反復累加，便可精確地制造出任意幾何形狀的產(chǎn)品原型，無需考慮其復雜程度，真正實現(xiàn)無模制造。具有成型速度快、成型精度高、表面質(zhì)量好、后處理簡單省時、模型制造周期短等特點。適用于汽車、家電、航空、船舶、醫(yī)療等所有制造及研究行業(yè)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

由上可知，激光成型機的控制可以分為兩大部分，一部分是對激光光束的二維掃描控制，另一部分是對液面刮平、樹脂液位控制及托板升降的控制，后者傳統(tǒng)的處理辦法是用步進電機通過PC機直接控制，這樣不僅大量占用主機CPU資源，而且響應(yīng)不及時。研華公司新開發(fā)的PCL-839三軸高速步進電機控制卡，由于內(nèi)置CPU，可以實現(xiàn)運動控制和插補算法，形成上下層計算機結(jié)構(gòu)，這樣大大減輕主機的負擔，實現(xiàn)快速的運動控制。

PCL-839控制卡功能

PCL-839卡的結(jié)構(gòu)如圖1所示,控制卡具有以下功能:

能同時控制三個軸的動作，為每個步進電機提供驅(qū)動脈沖和方向控制信號;

可編程梯形曲線規(guī)劃和S曲線規(guī)劃，在線刷新運動控制參數(shù);

具有連續(xù)直線插補、圓弧插補及三軸聯(lián)動軌跡插補算法;

帶光電隔離的16路通用數(shù)字輸入和16路通用數(shù)字輸出。

由于該控制卡自帶DSP芯片可實現(xiàn)實時高速插補、計算功能，可大大減輕主機負擔，其內(nèi)置的通訊緩沖區(qū)，可降低對主機通訊速度的要求。PCL-839卡通過ISA總線和計算機通訊，一方面將從各控制軸采集到的數(shù)據(jù)送給主機，另一方面，將主機根據(jù)工藝及數(shù)學模型發(fā)出的運動控制指令經(jīng)過運算處理送給各軸驅(qū)動器，完成各軸的運動控制。

PCL-839控制卡配備了功能強大、內(nèi)容豐富的運動控制驅(qū)動軟件工具。PCL-839在插補算法和運動函數(shù)的執(zhí)行效率方面采用了更有效的方法，提高了插補精度、插補速度和實用性。這些軟件工具主要分為示范軟件和運動函數(shù)庫兩大類。利用PCL-839的示范軟件既可以很快地熟悉PCL-839控制卡的軟硬件功能，又可以方便快捷地測試執(zhí)行電機及驅(qū)動系統(tǒng)在完成各種運動時的性能特性。PCL-839運動函數(shù)庫用于二次開發(fā)，用戶只要用VC++等支持DLL調(diào)用的開發(fā)工具編制所需的用戶界面程序，并把它與PCL-839運動庫鏈接起來，就可以開發(fā)出自己的控制系統(tǒng)。

PCL-839在激光快速成型機上的應(yīng)用

采用PCL-839卡組成的激光成型機三軸步進電機控制系統(tǒng)圖如圖2所示。圖2中Z軸即托板升降采用步進電機C驅(qū)動，經(jīng)精密滾珠絲杠傳動，實現(xiàn)工件制作過程中托板逐次下移的要求。制作工件的過程中，由于托板升降運動及成型件光敏樹脂的固化，引起體積變化，樹脂槽的液位會發(fā)生變化，為了解決液面波動問題，采用步進電機A作X方向刮平系統(tǒng)，激光每掃描一層后，由刮平機構(gòu)將液面刮平，這樣就能保證液面的水平。為解決液位變化，采用液位檢測儀表及Y向步進電機B，驅(qū)動浮塊的升降進行動態(tài)補償，以保證液位的恒定。

PCL-839控制卡在激光快速成型機上的成功應(yīng)用，簡化了激光快速成型機中多坐標運動的協(xié)調(diào)控制問題，達到了工藝的要求，提高了加工件的質(zhì)量和精度。開創(chuàng)了運動控制的應(yīng)用新領(lǐng)域。