计算机控制技术第6章 数字程序控制技术.ppt

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1、第6章数字程序控制技术6.1数字程序控制基础数字程序控制：计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制。数控系统NC(NumericalControl)计算机数控系统CNC(ComputerNumericalControl)数字电路技术计算机技术数控系统组成：由输入装置、输出装置、控制器和插补器等四大部分组成。其中,控制器和插补器功能以及部分输入输出功能由计算机承担。插补器：按给定的基本数据(如直线的终点坐标,圆弧的起、终点

2、坐标等)，插补(插值)中间坐标数据，从而把曲线形状描述出来的一种计算。xyabcd已知a、b、c、d坐标，如何确定各坐标值之间的中间值?插补计算的原则：通过给定的基点坐标，以一定的速度连续定出一系列中间点，使得中间点的坐标值以一定的精度逼近给定的线段。为了简化插补运算过程和加快插补速度，常用的是直线插补和二次曲线插补两种形式。6.1.1数字程序控制原理1、直线ab、直线bc、直线cd2、直线ab、直线bc、弧cd插值或插补：求给定点中间值的数值计算方法直线插补：在给定的两个基点之间用一条近似直线来逼近，也就是由此

3、定出中间点连接起来的折线近似于一条直线，并不是真正的直线。二次曲线插补：在给定的两个基点之间用一条近似曲线来逼近，也就是实际的中间点连线是一条近似于曲线的折线弧。常用的二次曲线有圆弧、抛物线和双曲线等。脉冲：每一个脉冲信号代表步进电机走一步步长：对应于每个脉冲移动的相对位置称为脉冲当量，常用Δx和Δy来表示，并且总是取Δx=Δy脉冲个数：x或y方向的移动步数插补运算过程中定出的各中间点，以脉冲信号形式去控制x、y方向上的步进电机。x或y方向的移动步数分别为：Nx=(xe-x0)/ΔxNy=(ye-y0)/Δy6.

4、1.2数字程序控制方式点位控制(PointToPoint-PTP)只控制刀具行程终点的坐标值，在移动过程中不做加工，只在准确到达指定位置后才开始加工直线切削控制控制行程的终点坐标值，要求刀具相对于工件平行某一直角坐标轴作直线运动，在运动过程中进行切削加工轮廓的切削控制(ContinuousPath-CP)控制刀具沿工件轮廓曲线不断地运动，并在运动过程中将工件加工成某一形状1．闭环数字程序控制这种结构的执行机构多采用直流电机(小惯量伺服电机和宽调速力矩电机)作为驱动元件，反馈测量元件采用光电编码器(码盘)、光栅、

5、感应同步器等。6.1.3开闭环数字程序控制2．开环数字程序控制开环控制结构没有反馈检测元件，工作台由步进电机驱动。步进电机接收步进电机驱动电路发来的指令脉冲作相应的旋转，把刀具移动到与指令脉冲相当的位置，至于刀具是否到达了指令脉冲规定的位置，那是不受任何检查的，因此这种控制的可靠性和精度基本上由步进电机和传动装置来决定。6.2逐点比较法插补原理刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这点在给定轨迹的上方或下方，或是给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向。逐点比较法是以阶梯折线来逼近直线或圆

6、弧等曲线的，它与规定的加工直线或圆弧之间的最大误差为一个脉冲当量，因此只要把脉冲当量(每走一步的距离即步长)取得足够小，就可达到加工精度的要求。6.2.1逐点比较法直线插补1．第一象限内的直线插补(1)偏差计算公式根据逐点比较法插补原理，把每一插值点(动点)的实际位置与给定轨迹的理想位置间的误差，即“偏差”计算出来，根据偏差的正、负决定下一步的走向，来逼近给定轨迹。因此偏差计算是逐点比较法关键的一步。在第一象限给出加工直线段OA，取直线段的起点为坐标原点，直线段终点坐标(xe,ye)是已知的。点m(xm,ym)

7、为加工点(动点)，若点m在直线段OA上，则有：xm/ym=xe/ye即：ym*xe-xm*ye=0定义直线插补的偏差判别式为:Fm＝ymxe-xmye若Fm＝0，表明点m在OA直线段上；若Fm＞0，表明点m在OA直线段的上方，即点m´处；若Fm＜0，表明点m在OA直线段的下方，即点m＂处。第一象限直线逐点比较法插补的原理：从直线的起点(即坐标原点)出发，当Fm≥0时，沿＋x轴方向走一步；当Fm＜0时，沿＋y方向走一步；当两方向所走的步数与终点坐标(xe,ye)相等时，发出终点到信号，停止插补。简化的偏差计

8、算公式①设加工点正处于m点，当Fm≥0时，表明m点在OA上或OA上方，应沿＋x方向进一步至(m＋1)点，该点的坐标值为：xm+1=xm+1ym+1=ym该点的偏差为：Fm+1=ym+1xe-xm+1ye=ymxe-(xm+1)ye=Fm-ye②设加工点正处于m点，当Fm＜0时，表明m点在OA下方，应向＋y方向进给一步至(m+1)点，该点的坐标值为：xm+1=xmy