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自动化联盟 - 自动化技术文章一箩筐

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    开放式数控系统的应用案例介绍

    sherlly 2009-12-07 11:41
      介绍一些开放式数控系统的应用案例。
      1 PMAC为核心的开放式控制系统应用概述
      PMAC的开放性使其建立的系统具有高可靠性、灵活性、多功能和高性能价格比,重要的是你可以随心所欲地开发各种控制系统而不必依赖于封闭式体系结构的CNC控制器。
      因此,PMAC在世界各个行业得到了应用。在机床方面,已成功地应用于立式和卧式加工中心、铣床、车床、TURNING CENTERS、磨床、激光切割、电加工机床、冲床、水刀切割和木工机械等,如Viking CE无心外圆磨床、SZ-1000微孔钻床、CMT-830八工位车床、Eagle NC光学镜面加工磨床、机床改造等。在机器人方面,已应用于自动擦窗机器人、AP机器人、HECTOSPEC光线定位机器人、遥控系统的仿形手臂和近海石油钻塔机器人等。其它方面应用如电子束平板印刷、高速膜缠绕机、台式注塑机、孕检产品装配线、TITANIC号、注塑机、精密飞行运动仿真器和无纺纺织机等。
      在中国,PMAC目前主要应用在机床、机器人、测量、印刷、半导体、食品及通用自动化等方面,如喷涂和弧焊机器人(机械部自动化研究所)、重载机器人6轴虚拟机床(沈阳自动化所)、激光成型/切割、水刀切割机、4/8轴管道焊接机、飞剪设备、等离子/火焰切割机、半导体加工设备等。随着应用的深入,以PMAC为核心控制器的开放式数控系统将得到更加广泛的应用。
    限于篇幅,本讲只介绍开放式数控系统在机床和机器人方面的应用。
      2 Eagle NC光学镜面加工磨床
      Eagle是制造加工大工件的CNC移动式龙门加工中心的厂商。他们的目标市场是石油化工行业。为了充分发挥PMAC的功能,Eagle不断尝试新的应用并把它应用到自己的新产品中。
      Eagle计划用PMAC开发一种带转动刀具的立式磨削中心,用于光学反射镜表面的硅基层的微米级的精密加工。这些加工表面的亚微米级加工进给速度将达到12.7mm/h,有些加工面的公称直径是1524mm。
      为了在这种速度下保证所需精度和相应表面粗糙度,必须采用双反馈的控制方法。用带Delta Tau的12位减数插补器的正弦反馈装置处理所有直线位置编码器和旋转速度编码器的反馈。机床的主轴是双电动机装置,同时将Delta Tau带PWM接口的Turbo PMAC2-PC与Delta Tau四路放大器相连,这样就能实现Eagle所期望的最好的动态响应和控制带宽。
      与传统的铣削、车削加工一样,我们用一个五项多项式作为PMAC中存放的模板程序以产生这些光学镜面的PVT轨迹,利用参数编译功能将相应参数从数据文件中传递到模板程序中。
      用于加工光学镜面主轴转速为18000r/min的切削刀具是一个具有复杂几何形状的金刚石磨轮。为了得到要求的表面精度,我们将在绘制刀具表面曲线的基础上实现动态刀具补偿,在每个磨轮修整后加工出一个样块,检测样块并绘制出刀具表面轮廓图,以生成动态刀具补偿即期望的正常表面的矢量函数。实现了精确性、高速度和过程控制等方面的要求。
      其硬件配置:PMAC2-PC(插入主机PC)、ACC51、12位插补器及带参数化编程功能的PMAC-NC32。
      3 CMT-83八工位车床
      CMT-830车床有8个工位。当8个主轴同步运转时,8个工位都在加工棒料工件,各工位加工完毕,转塔转位,把工件转到下一个工位。8个坐标系各有一个主编码器。
      与其他机床要同时处理8个工件相比,正是因为CMT能同时加工8个工件而这8个工件可以采用不同的原材料,从而使其在众多竞争产品中脱颖而出。对许多采用相同毛坯的工件产品转换只需在工作状态下就可完成:当棒料毛坯需要转换时,只需几分钟即可完成。这种灵活性使得CMT-830能经济地进行短期、大批量的生产。
      所有8个外部滑动部件的X轴和Z轴全部可编程。8个内部滑动部件同样有两轴可编程。可以选择旋转主轴、攻螺纹和下料工位等可选项来加强CMT-830的功能。
      带GE-90/70PLC和主CPU的4块PMAC-VME装在一个架子上。GE-90/70PLC控制所有过程,可协调主机与PMAC交互作用和过程总控I/O点。主机的图形用户界面由Win95中的GE-Cimplicity Running生成。转塔每次转位时,将每个坐标系的固定运动程序缓冲区装入PMAC的缓冲区。主机可存放大量不同工件的标准G代码程序。
      PMAC可用DPRAM在多卡与主机间建立映射。这种功能与标准的RS274DG代码编程相结合,使用一个公共时钟和公共主基准,并在必要时运行外部触发时基功能。
      尽管需要修改代码,但是可以在本应用中去掉GE-90/70 PLC,升级到PMAC新平台—带Macro工作站的Turbo PMAC-UL。因为PMAC-UL可以为此机床提供可靠的控制结构,而且PWM接口也可以提供更宽的控制带宽,即具有更好的刀具指令响应功能。选用PMAC-UL、Macro和PWM放大器,具有潜在的好处:如可以减去PMAC-VME的费用,集中控制机床、增加控制带宽等。
      硬件配置:GE-90/70中4个PMAC-VME,主机PC中2个PMAC,ACC51,12位插补器及带参数化编程功能的PMAC-NC32。
      4 CNC精密横磨附件
      对要求速度快,能严格控制加工误差的横磨加工,CNC精密伺服横磨附件将是最好的。用户友好的彩色触摸屏可以使安装调试和操作轻松自如。主要优点:
    精密横磨轴运动 分辨率:0.1?m,重复精度0.25?m,由AC数字无刷伺服电动机和放大器、精密研磨滚珠丝杠带无间隙反向螺母组件和60:1的谐波传动装置伺服驱动部件等组成。
    滑台可进行小增量运动 确保了精确补偿和较高的磨削循环重复精度,可获得所需的其它齿数比,具有开放的PC结构。
      Intel PII处理器 配有Delta Tau PMAC运动控制器、支持横磨/纵磨的软件和无心磨专用软件。操作者友好的彩色触屏,基于Windows的熟悉界面及操作者无需具备太多的计算机知识。
      可与其它CNC选项和附件集成 满足了用户的要求,适用于各种复杂的应用环境:硬盘上可存储无数个零件程序以备后用,每个零件程序文件名可用50个字符加以描述:可横磨。
      支持磨削六步 下料、上料、始磨、粗磨、半精磨、精磨,每一步的进给速度和停留时间都不同:可与Servo Reg Wheel一起使用,且每一步都设有不同的转速:具有单循环方式/连续循环方式:可提供精确补偿/近似补偿和纵磨法:在预先设定的循环数之后,有修磨提示。
      输入精磨直径和退刀直径 提供了精确补偿和近似补偿:可保存磨刃刃高和reg轮的角度:在预先设定的时间之后,有修磨提示:具有独立封闭式控制器,可在现场进行改造:新、旧磨床都可安装(为确保获得最佳性能,在安装该附件之前,可修理横磨导轨)。
      5 超精加工车床系统
      设计目标是一台车床数控系统,控制精度要求微米级,能够实现球面的车削,是我国国家重点实验室的项目。通过PMACNC-PACK车床数控系统和一套NC软件的动态连接库,采用空心杯直流伺服电动机驱动。由于PMACNC-PACK车床系统是基于PMAC开发的开放式数控系统,软件灵活性好,速度快,易于二次开发,适合于研究项目的二次开发。且PMAC的控制精度可达±1脉冲,可以实现微米级控制要求。
      6 SCARA机器人控制
      SCARA机器人是我国“863”计划支持下研制的“QUICK MAN”系列机器人,该机器人的机械特性与PANSONIC HR50本体相似,只是电动机位置等的机械结构有所不同。SCARA机器人结构简单,机械特性好,动作灵敏,多用于装配作业中,特别适合小规格零件的插接装配。
      通过采用基于WINDOWS平台的PMAC-LITE四轴控制器对SCARA机器人进行控制实验,取得了令人满意的效果。 
  • 举报 #2
    韩斐 2011-09-05 23:32
    开放式数控系统的应用案例介绍
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