工艺雕刻同步仿形控制系统设计的控制系统

一：工艺雕刻同步仿形控制系统的总体设计1.1，对同步仿形控制系统的分析课题设计任务：根据工艺雕刻大师雕刻动作和工艺雕刻流程，要求能同步把工艺雕刻师的动作和工艺雕刻流程同步到多台同步仿形工艺雕刻机上，在工艺雕刻师完成一件作品同时，在同步工作台上同时完成或同步完成多个一模一样工艺产品的自动化同步雕刻产品。根据工艺雕刻大师雕刻动作和工艺雕刻工艺流程和过程，根据机械系统运动原理，分析和设计能满足同步雕刻机电控制系统。课题要求根据工艺雕刻大师雕刻动作和雕刻工艺流程，能把工艺雕刻师的动作和工艺雕刻流程同步到多台同步仿形工艺雕刻机上，并把所检测信号转换和处理系统，传递给同步仿形雕刻工作台接收信号处理系统，转换成同步仿形机构、刀库和换刀机械手同步信号。根据课题要求，控制系统要对机械臂多自由度的实时控制，同步仿形的控制，以及对刀库与自动换刀的控制。具体的说，根据机械臂模块的要求，机械臂是采用5自由度的关节式机器人的结构。因此，多自由度的控制即对机械臂5自由度运动的控制。同步控制是要求把雕刻大师的动作，力度，速度等同步到机械臂上去，其实就是刀具位置路径的同步。仿形控制是把雕刻大师雕刻作品时的走刀形状仿形到机械生产的毛坯上去，也是刀具位置路径的控制。刀库和换刀自动控制是当雕刻大师更换刀具时，要求系统能采集实时信号控制刀库旋转到换刀位置同时机械臂也到达换刀位置进行自动换刀。1.2，控制方法的选择在1.扬2.垄1，做两种呈控制役器件页的比嗓较废治在压雕刻虾机电坡控制爽系统棚中，份工程朗上主马要应慨用P版LC都、单贴片机圈等作颈为主蜻控器科件来棒搭建篮动力轰系统赌的控阿制电榆路和罚其它僻辅助泊电路画。下芳面对快几种凭控制们器的准性能嫌特点满和应桂用范年围作污一下扣比较武。光柴益PL扑C控屿制：走可编叉程控拜制器做是在名继电浩器接激触器致控制孝技术谎和计剃算机靠技术灯的基暂础上瓜发展拔起来栗的。吗目前猾随着植PL库C在框处理屈速度例、控缴制功由能、筒通讯傍能力督及控财制领喇域诸返方面图的不狂断拓乖展，污它已姿成为诞自动斩化系翻统的悲基本熄装置穿。P舞LC堆的基须本功惜能包暂括：剥条件膜控制剂、步饲进控摘制、织定时建，计桐数控纪制、凡数据列处理闻、A粉／D搅与D测／A绳转换堵、运批动控耍制、瘦过程获控制绿、通足讯联霜网、宪远程望I／抄O和袭状态后脏控胸等。受PL扣C是贼面向咸用户套的专炕用工弓业控胃制计蚂算机道，其驰控制鞋功能蔬是通趋过存浅放在腥存储凑器内口的程座序来蛇实现娇的。扑它的途特点果是可吧靠性位高、范抗干泽扰能督力强饱，软伴件简爹单易洞学，乔扩展董方便突、组怕合灵征活，辜使用伞维护削方便束，体冷积小白、质沈量轻焰、功不耗低恭。笼权垂PL沫C已锯广泛役应用缠于冶价金、滋采矿卵、建日材、仇石油鹿、化法工、叹电力耻、机斥械制欢造、尊轻工如、纺合织等亿行业悟中。稻其应泉用大驳致可音分为袜以下默几种肆类型丑。准(1算)用汽于开舅关逻蹄辑控峡制：融这是漫PL体C最财基本投的应封用场疮合，筒用P旱LC但可取指代传孩统的庆继电魂器控凳制，肤也可兼取代燥顺序灾控制炼。总套之，匆PL妹C可乱用于弹单机筒、多弓机群棍以及记生产姻线的嘉自动宵控制书。柜(2嚼)用返于机斗械加扑工的猛数字虾控制致：P爬LC瘦和计难算机榆数控柜装置欺组合雁成一将体，颜可实匪现数绿字羊控制骑，组露成数劫控机映床。泉(3招)用科于机理器人注或机袜械手传控制辉。夜(4械)用重于闭睬环过平程控卖制。椅(5锁)P琴LC般可与点集散欠控制递系统斜进行还通讯歪连接禁组成倾多级道控制跳系统腊，实夹现工则厂自某动化茎网络搭。恒稿劲单片漫机控献制:平单片五机以工其卓杆越的龄性能鸣，得埋到了勤广泛炕的应财用，遣已深钱入到妄各个并领域算。它永的特狼点如船下：攻(1踢)小糊巧灵闻活、扭成本存低、剧易于撇产品掘化。议它能甚方便暖组装茧成各难种智插能式挠测、撞控设赔备及愈各种下智能走仪器壶仪表魔。惭(2题)处彼理能陕力较鲜强。波MC添S-雕-5妨1单丛片机绳指令畏系统碗中有粱加、陡减、挺乘、乏除及诞各种摸逻辑遣运绞算和引转移蛙指令拘，还乳具有纱位操假作功群能，写这在俊检测葡、控册制中奸特别革有用辞。伸(3阶)易埋扩展汪，很语容易声构成冠各种榨规模长的应碧用系贯统，御控制驰功能煌强。练单片炉机的私逻辑歌控制曲功能嚼很强拾，指漏令系含统有拆各种海控制姐功能万用指告令。聪(4开)可陶以很秋方便次地实需现多剑机和插分布征式控舟制。身单片匠机的文应用袄范围刊很广汗，从章家用春电器鸣、智锦能仪墨器仪蒸表、尺通讯怀、计尸算机刊外部窃设备认、怖多机蜜分布崖系统买、工串业控费制直租到火匀箭导介航尖息端技波术领邻域，洪单片谷机都陪发挥戒着十荣分重怎要的夸作用竭。艰1.患2.座2控骆制系糖统控油制器近的确岭定启订结柔合课柳题要伸求和虫前面亲对两聪种控钥制器溉件的莲比较霸，从却经济询和控静制要孟求方绵面考崖虑，撞拟选伍用单甘片机取作为拥主控弹芯片场。单疏片机利的体呆积小鼠、价坡格低鸽、可羞扩展踪余地胃较大圆。由袖于本除例中货的演鸭示型雅机器诸人对暖运行艇的要三求并逮不高带，使骆用单述片机慌扩展僻一些捏常用腾的芯狭片，脱可使谈机械滤臂完假成相尼应动滑作和蓄系统熄的自汗动换禽刀。纳并且愤与单杯片机荐配用硬的芯隆片一深般都周比较林便宜哭，体柏积也简较小望，能劳够满介足安碗装空黎间的晚要求讽。田1.烈3，占园控制舟系统赖方案喜的确讽定铺1.牲3.桑1控魔制方垃案的笼确定烫机械机手的颠控制输方式邪有很法多，库就位遗置控税制而蜜言，议有点君位控线制，属连续季轨迹忌控制尸。本当控制躁系统延的机获械手娱臂控狭制要松求同现步仿转形雕度刻大冠师的田动作股，要跳完成贝各种坐复杂防的动祥作任根务，永对手盘爪的漂运动愉轨迹催也有打严格蝴的要呜求，汗因此屠采用亚连续秧轨迹微控制裙方式逃。奋1.绩3.式2貌驱动枯方式泻的确遗定低机械窗臂的欺驱动楚方式甲主要搭有液慧压、未气动肾和电抗动三丸种，纯前两惧种所闭需辅点助器奸件多判，不榆易实诵现。梨而电潜机便乏于控麻制，被能实民现较纠复杂厉的运军动，彻很适筐合在耻程序局控制膨下做常驱动返部件忠，所哪以选颤择电起机驱避动方叶式。贵为满穿足雕蹲刻系炼统控挠制要牙求，滑我们誓选用向步进份电机奋和直耕流电费机两武种步总进电她机在伸臂部蒜旋转浙、臂惭部伸木缩、宫腕部数抄升降宣、手悼爪开棒合也金以及凯刀库挣刀盘远的旋辽转，近而腕间部旋捡转采辣用直管流电潮机，超利用番光电攻码盘锈做反略馈元掌件，遍实现脱闭环炭控制闷、手粗部回登转采挠用直葱流电甩机。聚1.绳3.偏3滤步进软电机越控制住方式捉的确乘定尖在控藏制精联度要牺求较屿高的把情况刚下，唯步进秆电机薯也可申采用跟闭环标控制星，但聋由于遥步进注电机醒有步滩距，悄难以亦实现樱很精怎确的则闭环侄控制茂。在耽步进贺电机摊能自镇动调帆节步磨距误游差而询且步婆进电即机在竭控制句精度弟不太此高的畅情况棚下，腹完全腥可以吵采用水开环努控制呀，本好系统柿电机明控制怀的速谅度、醉位置只等要腰求精灿度高崖，而晚为降贯低成图本，胞采用段开环伶控制禁方式取。赠1.祥3.畜4哨直郊流电划机控萌制方纠式的请确定旅寒直奔流电垂机的飘控制仍方式件很多钳如：摔数字淋控制哪、软砍件控语制等弹，前通者硬虾件结木构复乓杂、斥成本西高，新后者假硬件源结构掌简单纽，成歼本低标，控锈制灵稿活，辉改变伏软件聋程序输，就肤可以馅使电蜡机实愤现多霞种运茫动，汁所以参我们盐采用缴软件走伺服品方式锋。增忆量式泛光电夕编码湿盘，拒可以室实现蚀直接短输出叙数字侨脉冲绸信号充，在旺软件沫伺服团系统辱中，刘适合煤做反蝴馈元德件。犹本系晓统采介用增探量式纺光电否码盘戚做直钳流电慢机的育反馈匆元件宰。红1.睬4，询控制爸系统筒总的漫方案扛设计兼由同尚步仿嗓形控宝制系坝统的法分析窜结合嘴所学男知识典设计稿出控补制系久统总君的设预计方你案框责图如接图1复.1筝所示曾。反馈检测反馈检测反馈检测反馈检测采集的模拟信号A/D转换上位单片机换刀中断1号刀库与换刀自动下位单片机1机械臂12号刀库与换刀自动下位单片机3机械臂33号刀库与换刀自动机械臂2下位单片机2禁鲜浙姐喊懂够稳尝圆圆揉图1床.1讽揉旧控制队系统甚总的撕设计沃方案怖框图浊1.库5，谈控制套系统藏总设河计方涨案的切论证困控制纸系统倍把采黄集到采的模惑拟信泡号经局过A战/D当转换臂变成惊相应就的数促字信艳号输拨送到惑上位递单片杆机中钢进行秋复杂目算法尤的信店号处绪理。筋通过鹊上位卫单片摧机的室处理蒙后把袖数字宋信号铲传输文到各指下位沾单片散机上雁对机搂械臂凡进行满动作毛控制揪。这印说明纽机械辨臂的产控制乐是由全具体倦的空傅间位村置量匀决定灰的，尾理论敢上和区实际殃上都杂是可绕行的询。由妇于机食械手暮臂的叹独立末变量锈是关理节变家量，竿而刀油具位轻置轨砌迹通恢常是胳在参所考坐棕标系届中说芬明的蹈，因衫此要珍较频辽繁地月用到欺运动宿学正昆问题姿和运凑动学穴逆问滨题。米表示利两种医问题既关系炼地简视单方贺框图疮如图宣1.毅2所晒示。运动学逆问题运动学逆问题单片机处理x,y,z位置数字量x,y,z位置模拟量运动学正问题雪除血图拆1.旦2乱目运动影学正素问题颈和逆届问题做刀库膀和换舞刀的门自动姑通过聋上位胡单片搂机外胆部中浊断的死形式沃实现杠。已佳经编忙码的就刀具假上装甜有相绞应的环传感肤器，事当工壳艺雕质刻大夜师需上要更闷换刀挑具接遣触到量另外茅的刀芒具时云，刀箩具传骂感器毫发出呜中断尝信号羞。上巾位单来片机腥得到投换刀津中断械信号线后立突即中袭断同呆步仿里形的签雕刻煎转去勉判断卷刀库忧需要防旋转容的度壮数和峡下降右量以啦及机械械臂诸需要脱的动本作并焰调用做相关搅的中术断处驶理子丙程序钻完成牺自动右换刀符和刀通库自恨动运签动。娃刀库错和换归刀自糠动控轨制框宪图如阀图1沫.3嘱所示剪。换刀中断信号换刀中断信号单片机处理刀库运动和机械臂换刀同步仿形雕刻暂停梅永扁届惭馒拴舞叙嗓武规图冈1.洲3定蛙钓刀库仙和换骆刀自采动控欣制框罗图糠二，头控制泛系统喘的硬赢件设商计课本控钻制系贫统主鬼要由身单片便机本乱体部炸分、谷输出脆口扩抓展部循分、吼驱动梦部分暴、检股测部威分组狸成。则控制次系统歉的总夫的硬躬件组穷成如茶图2斧.1挨所示株。机械臂机械臂步进电机驱动器步进电机直流电机驱动器直流电机检测电路信息输入89C51单片机为核心，8255为扩展口的控制光电耦合刀盘旋转检测电路幼葱皂辫咬利夫概浩图嘱2.焰1鹅控你制系帽统的绩总的变硬件资组成罚2.于1单竹片机乒的选箱择娃赴绢选择绍AT很89统C5狠1单后片机驾为核侧心的蓝控制确器，亡AT邻89炒C5建1单烧片机惹引脚塘图如拨图2怨.2疏所示润。在89电C5化1是刊一种墓带4倡K字芳节闪搁烁可授编程址可擦骄除迈只读探存储绝器捧的低泻电压薪，高败性能松8位愿微处乌理器弟，俗肥称单扰片机毁。8皂9C比20耽51绵是一沉种带服2K虹字节菠闪烁机可编步程可皮擦除慕只读染存储路器的俊单片软机。陕单片早机的冲可擦报除只迁读存被储器茫可以苍反复举擦除曲10第0次翼。该举器件棍采用例AT导ME踢L高党密度盗非易巩失存挨储器奸制造阔技术狐制造惠，与初工业具标准己的叠MC蕉S-幼51叮指令择集和要输出游管脚悄相兼株容。合见腔石庙年图妨2.创2禽浅A泼T8非9C糟51罢单片各机引歌脚图盲AT猴89陕C5误1单龄片机判管脚贞说明巨：留发灾批南V兼CC洲：供俗电电妻压。荣遗亿灵G厨ND吼：接丢地。顿免池疏写P创0口害：P赔0口袜为一兵个8龄位漏炎级开展路双厅向I校/O逐口，召每脚捡可吸晶收8千TT腊L门戒电流执。当演P1匀口的情管脚异第一盼次写泄1时把，被牺定义户为高酿阻输呆入。读P0乌能够龄用于出外部拴程序该数据动存储骡器，眯它可承以被汽定义厌为数馆据/屡地址想的第锦八位芳。在朝FI闭AS副H编悔程时恋，P抵0丑蝴口作昼为原夏码输葱入口梁，当季FI掉AS乓H进洋行校炊验时睛，P某0输昨出原枣码，昆此时雕P0悬外部咱必须裕被拉挣高。嚷私巷较跳P1刺口：徒P1壶口是盟一个拾内部堡提供赛上拉皂电阻窗的8茂位双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