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思瑞测量-三坐标测量机的控制系统简介[2012。02。29]

发表时间:2012-08-18 09:24:40

作 者:管理员

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一、控制系统的功能:控制系统是三坐标测量机的关键组成部分之一。其主要功能是:读取空间坐标值,控制测量瞄准系统对测头信号进行实时响应与处理,控制机械系统实现测量所需的运动,实时监控坐标测量机的状态以保障整个系统的安全性与可靠性等。

    二、控制系统的结构:按自动化程度分类,坐标测量机分为手动型、机动型和CNC型。早期的坐标测量机以手动型和机动型为主,其测量是由操作者直接手动或通过操纵杆完成各个点的采样,然后在计算机中进行数据处理。随着计算机技术及数控技术的发展,CNC型控制系统变得日益普及,它是通过程序来控制坐标测量机自动进给和进行数据采样,同时在计算机中完成数据处理。

    1.手动型与机动型控制系统L 这类控制系统结构简单,操作方便,价格低廉,在车间中应用较广。这两类坐标测量机的标尺系统通常为光栅,测头一般采用触发式测头。其工作过程是:每当触发式测头接触工件时,测头发出触发信号,通过测头控制接口向CPU发出一个中断信号,CPU则执行相应的中断服务程序,实时地读出计数接口单元的数值,计算出相应的空间长度,形成采样坐标值X、Y和Z,并将其送入采样数据缓冲区,供后续的数据处理使用。

    2.CNC型控制系统:CNC型控制系统的测量进给是计算机控制的。它可以通过程序对测量机各轴的运动进行控制以及对测量机运行状态进行实时监测,从而实现自动测量。另外,它也可以通过操纵杆进行手工测量。CNC型控制系统又可分为集中控制与分布控制两类。

    (1)集中控制:由一个主CPU实现监测与坐标值的采样,完成主计算机命令的接收、解释与执行、状态信息及数据的回送与实时显示、控制命令的键盘输入及安全监测等任务。它的运动控制是由一个独立模块完成的,该模块是一个相对独立的计算机系统,完成单轴的伺服控制、三轴联动以及运动状态的监测。从功能上看,运动控制CPU既要完成数字调节器的运算,又要进行插补运算,运算量大,其实时性与测量进给速度取决于CPU的速度。

    (2)分布式控制:是指系统中使用多个CPU,每个CPU完成特定的控制,同时这些CPU协调工作,共同完成测量任务,因而速度快,提高了控制系统的实时性。另外,分布式控制的特点是多CPU并行处理,由于它是单元式的,故维修方便、便于扩充。如要增加一个转台只需在系统中再扩充一个单轴控制单元,并定义它在总线上的地址和增加相应的软件就可以了。

    三、测量进给控制

    手动型以外的坐标测量机是通过操纵杆或CNC程序对伺服电机进行速度控制,以此来控制测头和测量工作台按设定的轨迹作相对运动,从而实现对工件的测量。三坐标测量机的测量进给与数控机床的加工进给基本相同,但其对运动精度、运动平稳性及响应速度的要求更高。三坐标测量机的运动控制包括单轴伺服控制和多轴联动控制。单轴伺服控制较为简单,各轴的运动控制由各自的单轴伺服控制器完成。但当要求测头在三维空间按预定的轨迹相对于工件运动时,则需要CPU控制三轴按一定的算法联动来实现测头的空间运动,这样的控制由上述单轴伺服控制及插补器共同完成。在三坐标测量机控制系统中,插补器由CPU程序控制来实现。根据设定的轨迹,CPU不断地向三轴伺服控制系统提供坐标轴的位置命令,单轴伺服控制系统则不断地跟踪,从而使测头一步一步地从起始点向终点运动。

    四、控制系统的通信

控制系统的通信包括内通信和外通信。内通信是指主计算机与控制系统两者之间相互传送命令、参数、状态与数据等,这些是通过联接主计算机与控制系统的通信总线实现的。外通信则是指当CMM作为FMS系统或CIMS系统中的组成部分时,控制系统与其它设备间的通信。目前用于坐标测量机通信的主要有串行RS-232标准与并行IEEE-488标准。



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