基于运动控制器的雕刻机控制系统设计.pdf

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1、２０１６年１月机床与液压Ｊａｎ?２０１６第４４卷第２期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４４Ｎｏ?２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１６?０２?０５９基于运动控制器的雕刻机控制系统设计刘勇求（广东科技学院机电系，广东东莞５２３０８３）摘要：传统的雕刻机系统开放性差、可移植性差，阻碍了雕刻机行业的发展。基于运动控制器设计雕刻机控制系统，分别介绍系统的硬件设计和软件设计。该控制系统具有良好的开放性，对雕刻机行业的发展具有一定的意义。关键词：雕刻机；控制系统；运动控制器；开放式系统中图分类号：ＴＨ２１５文献标志码：Ｂ文章编号：１００１－３

2、８８１（２０１６）２－１９１－４ＤｅｓｉｇｎｏｆＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｏｆＥｎｇｒａｖｉｎｇＭａｃｈｉｎｅＢａｓｅｄｏｎＭｏｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＬＩＵＹｏｎｇｑｉｕ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＤｏｎｇｇｕａｎＧｕａｎｇｄｏｎｇ５２３０８３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｏｐｅｎｎｅｓｓａｎｄｐｏｒｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｅｎｇｒａｖｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｒｅｐｏｏｒ，ｗｈｉｃｈｈｉｎｄｅｒｔｈｅｄ

3、ｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｅｎｇｒａｖｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ａｋｉｎｄｏｆｅｎｇｒａｖｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｏｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｓｏｆｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｇｏｏｄｏｐｅｎｎｅｓｓ．Ｉｔｈａｓｃｅｒｔａｉｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｅｎｇｒａｖｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｅｎｇｒａｖｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ；Ｃｏｎｔ

4、ｒｏｌｓｙｓｔｅｍ；Ｍｏｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；Ｏｐｅｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ［６］雕刻加工技术具有悠久的历史，是一种传统的工刻机，分别应用在不同要求的场合。现阶段，市场艺。在建筑、艺术、装饰等领域中，雕刻技术有着广上数控雕刻机多是国外的品牌，中国的雕刻机系统还［１］泛的应用，其中许多作品是人类历史中的瑰宝。传不够成熟，多采用单片机或是ＰＬＣ进行控制，系统统的雕刻加工一般靠技师手工完成，这种方式决定了比较封闭，可移植性较差，不利于雕刻机行业的发雕刻产品的质量取决于技师的雕刻技艺水平。手工雕展。近年来，运动控制器以其体积小、控制精度高、刻生产效率低下，生产成本高，更加困难的是每一

5、件开放性好、响应速度快等优点在自动化行业有着越来［２］［７］产品都需要技师重新雕刻，无法实现可重复加工。越多的应用。文中即用运动控制器对雕刻机的系统随着社会的发展，市场需求不断扩大，在原来的首进行设计，旨在为我国雕刻机行业的发展做出一定的饰、工艺品的基础上，许多其他产品的模具也需要进贡献。行雕刻，这样的背景下，手工生产已经不能满足１控制系统整体设计［３］需求。１?１工作原理与控制要求计算机数控技术（ＣＮＣ）的出现极大地丰富了雕刻机采取龙门式结构，通过３个轴的联动来完现代制造技术。它集计算机技术、机械制造技术、传成雕刻，雕刻机控制系统实际上就是一个三维数控系感技术、信息处理技术、现

6、代控制技术等多项先进技统，对各个轴的位置进行精准控制。３个轴通过滚珠［４］术于一身，是数控机床的基础与核心。ＣＮＣ技术丝杠结构与伺服电机连接，通过电机来带动工作台和的发展带来了机床行业的革命，高效的数控机床已经刀具进行相应的运动。工作时，通过ＰＣ机进行程序开始逐步代替普通机床。ＣＮＣ技术的出现使雕刻技编写，将写好的程序传输到运动控制器中，通过运动术实现自动化成为可能。目前数控雕刻机大致分为两控制器的解释，将程序转变为伺服驱动器可以接收的种：一种是利用激光进行加工的激光式雕刻机，另一信号，伺服驱动器根据程序的指示发出脉冲控制３个［５］种是利用刀具切削进行加工的机械式雕刻机。这两轴的

7、伺服电机进行相应的动作，配合高速旋转的刀具种雕刻机应用于不同的领域中，由于激光加工存在一主轴，完成相应的雕刻加工。刀具可以根据毛坯的材定的限制，机械式雕刻机应用相对较多。机械式雕刻料选择，不同的材料选用不同的刀具进行加工。机又分为开环式步进驱动雕刻机和闭环式伺服驱动雕由于雕刻机整个雕刻过程都通过系统的控制来进收稿日期：２０１４－１１－２６作者简介：刘勇求（１９８０—），女，硕士，讲师，研究方向为智能控制。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｙｏｎｇｑｉｕ８００８＠１６３?ｃｏｍ。·１９２·机床与