数控火焰切割机高性能电容式自动调高系统设计.pdf

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1、日数控火焰I：]1ill~1'1意Il生能电容式自动词意系统设计■文／桂林航天工业高等专科学校邹爱成韩兴国摘要：本文论述了自动调高系统对数控切割机的1系统总体方案设计重要性，分析了数控火焰切割机自动调高系统设计的难点，设计了电容式自动调高系统的传感器和控制系统，并对整机测试结果做了分析。结果表明，本文所设计的电容式自动调高系统具有良好的稳定性，较高照．_一的精度和灵敏度，满足实际需求。¨一引言蒂嘻叠鼢控—蕞肇謦分数控切割机是对金属板材下料的机电设备，作为图l系统的总体方案图系统由两大部分构成：传感器部分和是控制系统型材加工的关键设备之一，它是集数控

2、技术、计算机部分。软、硬件等技术为一体的高科技产品，在工业生产中发挥着重要的作用。数控切割机在切割钢板的过程中，传感器部分主要是指感应环、切割钢板、信号检由于钢板高低不平或者倾斜等其它原因会影响加工质测电路和高度设定电位器。感应环固定在割炬上，割量、为提高加工的精度和质量，切割过程中需要高性炬的上下运动就带动感应环升降，感应环和钢板之间能的自动调高系统保证割嘴到钢板之间高度的恒定。的距离反映到传感器上就是Cx，通过信号检测电路火焰切割是利用割嘴喷出的氧气燃烧放热，使工件切输出电压信号V2(V2和割炬和钢板之间的距离dx口处的金属局部熔化，并借高压气

3、流排除熔融金属以成函数关系)，高度设定电位器输出电压信号V1。形成切口的～种加工方法。因此，要保证割嘴到工件控制系统部分主要由信号处理电路、单片机控制之间高度的恒定就需要实时检测割嘴和工件表面之间电路、H桥直流电机驱动电路、，系统电源模块、光的高度。电隔离模块构成。信号处理电路处理设定的高度电压问题在于火焰切割由于割嘴附近的温度很高，一信号V1和V2，输出处理结果电压信号v10和V2o。般的高度传感器不适用，而实际需要能高精度检测并单片机控制电路接收Vl0和V2o作相应的处理之后实时控制割嘴到工件之间高度的自动调高系统，故笔通过光电隔离模块控制H桥

4、之路电机驱动电路，驱动者研制了一种适合火焰切割的高精度电容式高度传感直流电机正反转，从而控制割炬升降。整个系统是一器，并结合单片机控制技术进一步研制出数控火焰切个闭环自适应控制系统。割机高性能电容式自动调高系统。·56·第02期数控机床市场口3控制系统设计。3．1控制系统方案设计从传感器输出的直流电压信号(V2)是钢板和割炬之间距离(d×)的函数。我们可以用另一个直流电压信号(V1一它的值是设定高度的函数)来表示设定的高度，然后把这两个直流电压信号的值相减，根据减得的结果来控制直流电机的运动。根据这个思路设计系统的方案如图7所示。V1和V2首先经过

5、放大滤波电路输出幅值合适而且稳定电压信号给A／D电路，由A／D电路分别采集之后送给单片机控制电路处理，根据处理结果通过光电隔离控制H桥直流电机的运动，在H桥直流电机驱动电路里面设计一个用于采样电机电流的采样电阻，采样电阻的一端电压送给A／D处理，然后由单片机根据图lO单片机外围电路图采样电阻的电压值来监控电机是否正常工作。图7控制系统电路方案图3_2控制系统电路图控制系统各部分电路图分别如图8一图11所示图}l赢流电机驱动控制电路4自动调高系统总体试验图8传感器输出信号处理电路整机试验主要是对整机的稳定性、精度、灵敏度进行试验。表1整机精度试验数据

6、表—、趟曼㈦第一次第：次第三次第四次第五次最失误蓑范豳设定值(峨、＼0．50055O48O46054057±0．071．O00951_O4l05l_04O．93±0071．5O148l43156l_56I_55±0072．O02O4207l95l94203±0072．5O2462582．43251250±0．083．OO3．O53O22．923043．O8±O．O83．503543473533．573．42士0084．004064023．953934．04±O．084．5O45O4584454．51448±O．095．O05065O94924．96

7、5．04±0．0955O5．5455854354O5．46±O1O6．006O56085．925．946．10±0106．506556466616．526．48±O．1l图9A／D转换电路7．OO7086946．987107．1l±0l1·58·第02期数控机床市场