专利名称：基于运动规律控制理论的新型傻瓜式数控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数控机床的操作方式和控制方式，具体为基于运动规律控制理论 的新型傻瓜式数控系统。
背景技术：
最近十年，数控机床的位置精度提高，但理论误差很大，动态误差大，运动不协调。 数据密化，区间细分，只是传统的位置控制算法的改进，减小步长就等于增加计算数量，降 低控制适时性。插补后的曲线已丢失了原曲线所有与导数有关的性质。德国Muttgart大学制造单元和机床控制工程研究所G. Pritschow, S. R6ck,将 加工指令仿真结果与机床实际测试值对比，发现由于动态参数的不匹配或者说动态参数误 差导致所有加工点都产生程度不同的几何误差。导致误差的动态原因是插补运算一般不包 括运动信息、动力信息，没有根据加工曲线的几何特性控制运动参数。当前，数控机床的操作存在的问题是控制机器但不控制人。控制位置但不控制运 动过程。形式语言和操作界面的复杂性、抽象性，对记忆负荷要求等限制了数控机床应用的 深入和普及。人机交互技术几十年来经历了几个不同的主要发展阶段和典型风格。人机界 面发展趋势还没有定论，较为合理的看法是“自然人机交互是利用人的日常技能进行的”， 强调无需特别训练或不需要训练，直接操纵给用户界面技术应运而生。把机器看成与人类相互影响、相互依存又相对独立的系统，研究人机结合状态下 人的行为规律以及两者的内在联系的相互作用，以提高人机系统的效率，防止人机交互的 错误，就是当代需要长期研究的问题。采用计算机提示方式，简化数控机床的操作，控制操作过程标准化，很有必要。 发明内容本实用新型正是针对以上技术问题，提供一种人机交互技术，防止误操作，使机床 操作过程由多样化走向标准化、统一化，促进数控机床的普及的基于运动规律控制理论的 新型傻瓜式数控系统，以解决轨迹动态控制问题。本实用新型的具体技术方案如下基于运动规律控制理论的新型傻瓜式数控系统，由CNC数控系统、FPGA可编程多 功能器、伺服驱动装置、光栅输入装置和脉冲编码器组成，CNC数控系统通过FPGA可编程多 功能器与伺服驱动装置连接，光栅输入装置通过FPGA可编程多功能器与脉冲编码器连接， FPGA可编程多功能器通过伺服驱动专用接口与伺服驱动装置连接，FPGA可编程多功能器 上设置I/O接口、主轴接口、光栅输入接口和脉冲编码接口。操作输入装置，控制按键的显示和操作顺序。根据操作规程的标准化研究，将操作 过程分解为几个操作步骤，屏幕显示与当前操作有关的按键以及按键的操作顺序提示，系 统只接受与提示一致的操作。操作步骤机床采用计算机提示的单键式操作，根据数控加工 过程，把数控操作分为急停、回零、对刀、程序、加工五个步骤，在加工过程中，根据一定顺序，一次只有一个按键或者同级两到三个按键能使用。运动控制流程中G代码的读取，G代码读取后将数据传输给轮廓函数及运动方 式识别装置，然后再将传出的数据建立运动规律和进行位移加速度计算，计算后的数据经 FPGA发送脉冲，传感器检测运动参数，FPGA处理数据，计算误差，根据误差模型，修正规律。FPGA为现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步 发展的产物。在本系统中，可以选用功能类似的芯片代替FPGA。本实用新型的技术效果表现在采用本实用新型可使轨迹控制简化，计算少，精度 高，运动平稳，使机床操作标准化、统一化，防止了误操作。
图1为本实用新型的结构示意图图2为本实用新型的运动控制流程图其中，1—CNC数控系统、2——FPGA可编程多功能器、3——伺服驱动装置、4—— 光栅输入装置、5——脉冲编码器具体实施方式
下面结合具体实施方式
和说明书附图对本实用新型作进一步说明实施例基于运动规律控制理论的新型傻瓜式数控系统，由CNC数控系统、FPGA可编程多 功能器、伺服驱动装置、光栅输入装置和脉冲编码器组成，CNC数控系统通过FPGA可编程多 功能器与伺服驱动装置连接，光栅输入装置通过FPGA可编程多功能器与脉冲编码器连接， FPGA可编程多功能器通过伺服驱动专用接口与伺服驱动装置连接，FPGA可编程多功能器 上设置I/O接口、主轴接口、光栅输入接口和脉冲编码接口。根据加工曲线性质规划运动参数，根据检测实际参数，计算运动误差，规划运动规 律，根据运动规律控制运动。CNC数控系统通过数据线盒地址线与FPGA可编程多功能控制 器连接，FPGA的可编程多功能接口和伺服驱动器连接，在FPGA可编程多功能器内分别设置 了多种I/O接口 主轴接口、光栅输入接口和脉冲编码接口等。CNC数控系统装有系统管理 程序，完成轨迹控制计算。FPGA可编程多功能控制器装有数据处理程序，具有多种I/O接 口，完成脉冲发送，接收，传感器数据处理和输入输出等工作。运动控制流程读取G代码，代码识别，参数提取；轮廓函数及运动方式识别；选用 相应的计算公式和处理程序，建立运动规律；根据运动规律和输入参数，计算运动参数，如 位移、速度、加速度等；计算后的数据经FPGA发送脉冲或其他输出信号。传感器检测运动参 数，FPGA计算误差，根据误差模型，修正运动规律。
权利要求1.基于运动规律控制理论的新型傻瓜式数控系统，由CNC数控系统、FPGA可编程多 功能器、伺服驱动装置、光栅输入装置和脉冲编码器组成，其特征在于CNC数控系统通过 FPGA可编程多功能器与伺服驱动装置连接，光栅输入装置通过FPGA可编程多功能器与脉 冲编码器连接，FPGA可编程多功能器通过伺服驱动专用接口与伺服驱动装置连接，FPGA可 编程多功能器上设置I/O接口、主轴接口、光栅输入接口和脉冲编码接口。
专利摘要本实用新型涉及数控机床的操作方式和控制方式，具体为基于运动规律控制理论的新型傻瓜式数控系统。基于运动规律控制理论的新型傻瓜式数控系统，CNC数控系统通过FPGA可编程多功能器与伺服驱动装置连接，光栅输入装置通过FPGA可编程多功能器与脉冲编码器连接，FPGA可编程多功能器通过伺服驱动专用接口与伺服驱动装置连接，FPGA可编程多功能器上设置I/O接口、主轴接口、光栅输入接口和脉冲编码接口。采用本实用新型可使轨迹控制简化，计算少，精度高，运动平稳，使机床操作标准化、统一化，防止了误操作。
文档编号G05B19/18GK201837873SQ20102020047
公开日2011年5月18日 申请日期2010年5月21日 优先权日2010年5月21日
发明者蒋勇敏 申请人:蒋勇敏