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数控加工在线监控系统的研究

2016年01月29日 15:34  中国数控机床网  admin  人气:681

河北科技大学学报数控加工在线监控系统的研究王世刚陈集马玉林2 2.哈尔滨工业大学现代生产技术数据机床与微机专用通讯接口和系统软件。为数控机床的进!步改造及质量保证系统中自动补偿的研究提供了必要的技术支持。

271:A数控技术的本质是实施数据驱动和软件控制,从而使制造业发生了质的变化二十世纪八十年代初,现代控制技术的发展促进了数控技术的发展,国际上出现了柔性制造单元(FMC)和柔性制造系统(FMS),它们被认为是实现计算机集成制造系统(CIMS)的必经阶段和基础。FMS系统从结构上看,包括加工系统工件流系统、刀具流系统、装配系统监控系统等结构子系统,其中监控系统是质量保证功能实现的关键环节。

加工尺寸在线监控系统主要以加工过程中的各种尺寸参数为对象,实时检测,实时处理,并做出相应的质量控制反馈,以保证产品质量;同时加工过程中断的恢复也需要通过监控系统采集和存储加工过程中产品的历史数据,以便分析加工过程的质量信息。

本系统是在开发实现系统的基础上,构造了基于微机的抗干扰能力强实时性好和多任务并行处理的在线监控系统1在线监控系统的组成基于微机的在线监控系统有以下几个部分组成接触测头传感器:当它与工件接触时,发出一开关信号;X/Y方向直线位移传感器及相关二次仪表(GX-A型中科院研制);用于记录X/Y方向坐标值,并以BCD码形式传输到计算机;32路BCD码接口板);用于将光栅的尺寸信息传输给计算机;基金项目:国防科工委“九五”预研项目资助(13.1.1)专用通讯接口(SCIC)(自设计与开发);根据控制计算机的指令,驱动测头运动,完成计算机与加工中心的信息传递;微机相关监控软件:用来在计算机上控制加工中心的运行,它是基于微机的监控系统的核心。整个检测系统的结构原理,如所示2监控系统硬件装置及接口结构在计算机控制系统中,为了实现生产过程的控制,要将生产现场的各种被测参数按要求的方式传入计算机,经过计算处理之后,将结果以数字的形式输出,此时,也要把该输出转化为适合于生产过程的控制量。所以,在计算机和生产过程之间,必须设置信息的传递和变换装置,这种连接装置称为输出输入过程通道W河北科技大学学报本系统分为前向通道接口和后向通道接口前向通道:是被测对象与系统相互联系的信号输入通道;在该通道中主要是与传感器有关的信号调节、变换电路,也称为传感器接口通道;触发式测头、光栅及其接口属于前向通道后向通道:是对控制对象实现操作监控系统结构原理的输出通道,其结构与控制对象及控制Fig.2Structuralprindples任务密切相关一般完成小信号输出,大功率控制的功能XY向交流伺服驱动电源及其与微机的接口属于后向通道2.1光栅尺的工作原理及安装21.1光栅尺的工作原理在高精度数控机床上,使用光栅作为位置检测装置它是将机械位移或模拟量转变为数字脉冲,反馈给数控装置,实现闭环控制。由于激光技术的发展,光栅制作精度得到很大提高,现在光栅精度可达到微米级,通过细分电路分辩率可达到0.1m,甚至更高本。

耦,使两个电路的地电位完全隔离开,这样地电位即使不同也不会造成干扰进入电阻排,上拉电阻使电路在光耦不通的情况下,处于高阻状态,导通的信号通过74Ls14p整型滤波电路形成规则的信号进入缓冲存储器,当计算机指令通过b)的四选一功能电路,选通k1,k2,k3,k4之一后,相应缓存内的信号送入缓存245中,在计算机传来的使能信号k5控制下,最终完成信号的输出2.3数控机床与上位控制计算机通讯接口床的数控装置需要与下列设备进行数据传送和信息通讯;数据输入输出设备;外部机床控制面板;通用手摇脉冲器;进给驱动线路和主轴驱动线路随着工厂自动化(FA)和CIMS的发展,数控装置作为FA或CIMS结构中的一个层次,除了与数据输入输出设备相连外,还要与上位控制计算机进行通讯,因此还应具有网络通讯的功能计算机之间的通讯技术是比较成熟的,而计算机与加工中心通讯并不容易,且现有绝大部分加工中心并不是为网络通讯而设计的。绝大多数情况下通过串行口(RS- 232C)不能传送控制指令。因此,要实现上位控制计算机与加工中心全面的通讯,必须另外开发专用的通讯接口单元。笔者的初始化模块实现各种初始化参数,如:脉冲当~量(PULEQU),定时器1及定时器2的工作方断查询模块在检测过程中,由于测头的触发信号是随机的,依据系统的要求,在触发信号产生时,应达到:1)计算机能够接受并识别此信号;2)接受信号后控制机床在各轴向的止动;3)同时读入光栅尺的传输信号,并进行处理为了达到以上目的,采取三种工作方式:其一,截取中断号为0x72的软中断,在发出控制信号前,用此中断对触发信号输入口进行查询通过反馈信号来决定程序的执行方向;其二,利用计算机内部的定时器中断,由于微机系统以每秒18.2次进行时钟硬中断(IRQ1),在其中又进行了软中断的调用,那么,利用它可以以每秒18.2次的频率来激活内存驻留程序,进行定时后台查询其三,软件查询方式光栅显示模块。为了构成闭环检测控制系统,光栅传输的数据应实时显示,并能存储在数据文件中以便于进行试验数据的处理及完成以后的自适应补偿控制。光栅传输的数据是以BCD码的形式存在,通过对位运算,将其转化为二进制数本模块的功能有:数据存储、多点显示、单点显示和误差分离。

方向控制模块。根据实际情况设定各轴的进给方向,各个方向对应不同的参数设置端口操作及时序关系进给控制模块。参照调速电位器的控制方式及工作原理,来设计完成控制进给速度工作方式的子函数(如控制进给速度增加SETFEEDINCRECE)时序关系包括快速进给控制、微动进给控制及进给倍率控制。

主轴转速调整模块通过设置控制主轴转速工作方式的子函数(如控制主轴转速增加SETROTATINCREASE)时序关系完成此功巨自动检测模块。对检测路径实现基于优化插补算法的控制,在不丢步及不增步的前提下能实现尽可能快的进给速度的插补算法以进行实时调速的轨迹规划控制,并兼顾插补输出的位置精度和检测效率4结论本文对数控加工在线监控技术进行了较全面的试验研究,借鉴国内外先进的监控方面的经验,构造了基于微机的监控实验系统,制作了专用通讯接口卡;采用VC+ +编制了基于WINDOWS的监控系统软件,可实现多任务并行处理;采用数字脉冲技术设计开发了前向及后向监控通道的控制软件。通过对实验系统进行多次运行操作,实测了大量数据,实验数据的分析结果表明本系统实际使用效果良好,达到了预期的研究目标


(完)
 
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