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随着技术、市场、生产结构等方面的快速变化,对并联运动机床数控系统提出了更高的要求。传统的数控系统大都针对于串联机床设计,不能适应并联机床控制的要求。本系统根据并联机床的控制特点,研究一种新型三自由度并联机床数控系统。整个并联机床的数控系统包括下位机硬件控制电路部分和上位机软件控制部分,上位机与下位机之间通过RS232 串行接口进行实时通信。
本文开发的上位机控制软件以WindowsXP为操作平台,以LabVIEW为编程环境,采用模块化编程设计思想,设计制作用户界面,主要负责G代码文件的读入及编辑、G代码检验和译码、刀具轨迹的插补运算、刀具轨迹仿真以及机床调试的工作,并利用串行通讯接口与下位机控制系统的核心DSP通讯。主要研究并联机床数控系统的译码模块和插补模块。数控系统的译码模块可对加工信息文件进译码并把文件的加工和坐标信息以固定格式存储以便数控系统进一步使用;并联机床数控系统的插补模块能够根据加工信息文件中的点位信息对机床刀具轨迹进行插补运算,并将插补点的坐标通过串行接口传输到下位机控制系统。
本文搭建的下位机控制系统以TMS320F2812芯片为控制核心,主要负责接收上位机发出的控制信号及轨迹信息,完成并联机床数控系统中的反解运算、输出控制信号、最终控制机床走出正确的加工轨迹。根据TMS320F2812芯片的特点,自行设计输入输出接口的光电隔离和电平匹配电路,并做成PCB 板的形式连接到下位机数控系统。同时,根据数控系统的控制需求,应用模块化思想开发了相应的下位机驱动软件,主要研究接收数据模块、反解运算模块和自动运行模块。接收数据模块用来接收上位机发送的数据和控制指令,并能将数据经过处理后保存在专门的存储器中;反解运算模块能够将将插补后的刀具轨迹信息转换为并联机床各驱动轴的运动信息,并计算出各个驱动轴脉冲的个数;自动运行模块能同时驱动三个驱动轴的伺服电机同时连续运动,精确走出刀具轨迹。
最后,根据下位机控制系统扩展板的原理图,手工制作了下位机控制系统的扩展板。利用并联机床数控系统控制3-HSS 三自由度平动并联机构进行加工,得到正确的加工轨迹。