的原理图，其中ARM微处理器采用的是STM32处理器，该处理器使用的是32位ARMCortex内核，最大工作频率可达72MHz，和8/16位设备相比，该控制器提供了更高的代码效率。STM32处理器内置512KB的嵌入式Flash，可用于存储较多程序和加工参数。其有三种低功耗模式，休眠、停止和待机模式。断电之后使用一个5V锂电池对STM32处理器供电使其进入休眠模式，当上电之后使其进入加工模式，通过上述方法可以完成控制器断电保护的功能。STM32处理器具有11个定时器和5个UART接口，定时器可用于判断电极丝是否有短路以及当发生短路时用于产生脉冲让电极丝回退，UART接口包括键盘接口、数码管接口、无线通讯接口、51单片机接口和机床接口。
[0045]第二通讯模块采用无线通讯模块，具体采用“XBEE PRO 900HP”，输出功率为250mW，传输速率为200kbps，传输距离为I公里(无遮挡)。
[0046]远程控制器采用ARMlI微处理器，利用3个USB接口即可与U盘、键盘和鼠标通讯。而Iinux系统自带VGA驱动，ARMll微处理器具有VGA总线。搭建远程控制器编程环境主要有以下步骤:
[0047]I)、在运行Linux系统的PC机上搭建嵌入式开发环境；
[0048]2)、根据UBoot源码和ARMlI具体的芯片，剪裁编译源码，生成具体的bootloader，烧录到ARMll中；
[0049]3)、剪裁交叉编译Linux源码，烧录到ARMll中；
[0050]4)、交叉编译文件系统，烧录到ARM11。
[0051]加工代码自动编程模块基于QT开发，主要用于加工代码自动编程，用户可根据自己加工需要画出轨迹图，然后生成加工代码；也可直接读取CAD图纸，并且生成加工代码。该加工代码自动编程模块可直接通过串口(无线或者有线)发送代码给现场控制器，用户也可通过U盘读取加工代码经该系统发送代码到现场控制器。
[0052]如图3和图4所示，本发明加工流程如下:
[0053]1.加工代码的输入
[0054]加工代码的输入方式有两种，一种是从现场控制器中的键盘输入，另一种是通过远程控制器通过有线和无线两种方式将加工代码传输给现场控制器。
[0055]2.加工代码的解码
[0056]加工代码解码需要运行相应的解码算法，该解码算法运行在现场控制器的ARM微处理器中。加工代码为一定格式的字符串，ARM微处理需对其进行解码才能用于加工运算。现场控制器能够同时解析国际G代码和3B代码。传统单板机和编控一体系统只能通过3B代码进行轨迹加工，该种方式限制了线切割机的应用范围。
[0057]3.加工代码补偿
[0058]加工代码补偿需要运行相应的补偿算法，该补偿算法运行在ARM微处理器中。电极丝具有半径且电火花具有放电间隙，若不对加工代码进行补偿会导致实际得到的加工轨迹变大或者变小。
[0059]加工代码补偿具有圆角和尖角补偿两种方式，圆角补偿是指在两段加工代码之间加入过渡圆弧，这种补偿方式补偿算法简单，但是实际的轨迹拐角和期望轨迹不同；尖角补偿补偿算法较复杂，但是实际轨迹拐角为尖角。每种补偿方式都需考虑直线与圆相交，圆与直线相交，直线与直线相交和圆与圆相交等情况。
[0060]4.速校零
[0061]ARM微处理器中运行有相应的快速校零算法。快走丝线切割机在加工之前需对所加工图形进行封闭性检查，而该快速校零算法模拟实际加工过程可计算每段加工代码加工完毕后电极丝所在位置的坐标值，若执行完全部代码后计算得到的电极丝位置为原点即可说明该图形是封闭的。
[0062]5.加工图形
[0063]5.1.加工二维图形
[0064]加工图形过程涉及现场控制器和远程控制器。现场控制器用于发送加工指令给切割设备，并向远程控制器返回加工进度信息，VGA显示器显示出加工进度和加工图形。
[0065]执行加工流程如下:
[0066]I)首先需在底层微控制器中根据加工代码运行插补运算，把计算结果保存到加工缓冲区；
[0067]2)微控制器在中断程序中根据脉冲信号的频率产生步进电机所需的相序信号。传统线切割控制器根据该信号通过光耦隔离器(强弱电隔离)直接控制步进电机，这样不仅增加电路成本，还导致电路面积过大，携带不便；
[0068]3)通过串口把相序信号发送给51单片机，通过51单片机直接控制步进电机，51单片机具备强弱电隔离；
[0069]4)微控制器在加工的同时记录当前加工进度，并且把加工进度分别发送给数码管和远程控制器。
[0070]5.2.加工三维图形
[0071]加工三维图形与二维图形类似，重复步骤5.1即可。加工三维图形有等锥体和上下异形两种锥度加工方式。等锥体加工通过钼丝倾斜进行三维加工，最后得到的工件每个表面锥度相等；上下异形锥度加工通过四轴联动方式，根据上下表面加工轨迹设计出加工算法，并且在加工中实时对导轮半径进行补偿。
[0072]6.误差计算及补偿
[0073]ARM微处理器中运行有相应的误差算法和补偿算法，误差计算可在加工过程对每段代码计算理论值，根据该理论值对实际插补进行补偿消除加工误差。现有控制器加工代码过程没有误差消除，每段代码的误差会一直累积，导致最后加工误差巨大。
[0074]7.短路回退
[0075]现场控制器向线切割设备传输不同频率的脉冲信号，线切割设备根据脉冲信号频率进行加工，若脉冲信号消失，即频率为O时证明电极丝与工件发生短路，此时需要运行短路回退算法使电极丝按原加工轨迹回退一定距离，这样可使工件和电极丝分开。
[0076]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种快走丝线切割控制系统，包括基于单板机的控制器，其特征在于，所述控制器包括现场控制器和远程控制器；所述远程控制器向现场控制器发送加工代码，并接收来自现场控制器的加工进度信息。
2.如权利要求1所述的快走丝线切割控制系统，其特征在于，所述远程控制器包括: 第一输入模块，用于输入指令； ARM处理器，运行有Linux系统，用于读取所述指令并以加工代码的形式进行输出； 第一通讯模块，用于发送所述加工代码和接收加工进度信息； 第一显示模块，用于处理所述加工进度信息并转换成图像； 所述现场控制器包括: 第二通讯模块，用于接收来自第一通讯模块的加工代码并向第一通讯模块发送加工进度信息； 第二输入模块，用于手动输入加工代码； ARM微处理器；用于读取来自第二通讯模块或者第二输入模块的加工代码，并将加工代码转化成控制线切割机的控制信号； 第二显示模块，用于处理加工进度信息并转换成图像。
3.如权利要求2所述的快走丝线切割控制系统，其特征在于，所述指令以图纸文件或者加工代码形式输入，所述图纸文件内的图形坐标信息经ARM处理器解析后转化为加工代码。
4.如权利要求2所述的快走丝线切割控制系统，其特征在于，所述第一通讯模块和第二通讯模块同时为无线通讯模块和有线通讯模块中的一个，或者所述第一通讯模块和第二通讯模块为无线通讯模块和有线通讯模块的集合。
5.如权利要求2所述的快走丝线切割控制系统，其特征在于，所述图纸文件包括CAD图纸和现场绘制的图形。
6.如权利要求2所述的快走丝线切割控制系统，其特征在于，所述ARM微处理器连接有用于控制步进电机的51单片机。
7.如权利要求2所述的快走丝线切割控制系统，其特征在于，所述第一显示模块连接有VGA显示器，所述VGA显示器用于显示加工图形和加工进度。
8.如权利要求2所述的快走丝线切割控制系统，其特征在于，所述第二输入模块连接有用于键入代码的键盘，以及捕获键盘值并将键盘值输送给ARM微处理器的51单片机。
9.如权利要求2所述的快走丝线切割控制系统，其特征在于，所述第二显示模块连接有数码管。
【专利摘要】本发明公开了一种快走丝线切割控制系统，包括基于单板机的控制器，所述控制器包括现场控制器和远程控制器；所述远程控制器向现场控制器发送加工代码，并接收来自现场控制器的加工进度信息。增加在传统单板机控制器的基础上增加了远程控制器，不仅具有加工的稳定和可靠性的优势，而且还具备了编控一体的功能。基于ARM的远程控制器体积小，携带方便。远程控制器和现场控制器之间除可以采用无线通讯方式传输代码，避免工人为传输加工代码频繁移动PC机，减轻工人的无效工作量。远程控制器和现场控制器可单独工作，增加加工灵活性，远程控制器可以显示加工过程，使加工更加直观，便于监控。采用51单片机控制步进电机，减少光耦隔离器，减少生产成本。
【IPC分类】B23H7-20
【公开号】CN104741718
【申请号】CN201510136490
【发明人】谢磊, 张泉泉, 尚校
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月26日