专利名称：三维涂胶机控制系统及三维涂胶方法
三维涂胶机控制系统及三维涂胶方法
技术领域：
本发明属于一种机电一体化的数控技术领域，具体涉及基于工控机的 三维涂胶机控制技术。背景技术：
当前涂胶机大多数只能进行一个平面内的两轴直线、圆弧插补的涂 胶。当需要涂平面规则曲线胶时，当前大多数涂胶机有手编器，通过手编
器可以进行轨迹编辑；而有的涂胶机控制系统能够识别CAD图档，这样 的涂胶机可以涂平面任意轨迹胶。以上所述的涂胶机仅限一个平面内的涂 胶。当要涂胶的轨迹是不规则的空间曲线时，受其控制系统功能所限制， 当前涂胶机就显得无能为力。
当前运动控制系统的控制器主要有PLC、 CNC数控系统、专用控制器 等。PLC能进行简单定位，外加扩展运动模块也进行一个平面内的两轴直 线、圆弧插补，但如果运动轨迹要求是复杂的空间三维曲线时，PLC方案 就显得无能为力；CNC数控系统可以进行三轴联动控制，但其价格昂贵， 一般只用于高档CNC机床中。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种较易实现、较低成本、通用性好的三 维涂胶机控制系统及三维涂胶方法。
为实现上述目的，本发明提出一种三维涂胶机控制系统，包括控制主 机、运动控制单元、伺服执行单元；所述运动控制单元、伺服执行单元分 别与所述控制主机电连接；所述控制主机获取三维涂胶数据，对所获取的 数据进行解释分析处理，由所述运动控制单元把数据表达成伺服执行单元 可以识别的脉冲信号，将信号发送给伺服执行单元执行三维运动。
上述控制主机为工控机，该工控机通过翻译、解释G代码得到运动控 制单元可以执行的单个运动控制指令和运动路径数据；运动控制单元获取 运动控制指令和运动路径数据后，发送相应的脉冲到所述伺服执行单元； 所述伺服执行单元包括X、 Y、 Z轴运动执行单元，分别执行X、 Y、 Z轴的 运动，实现三维空间任意轨迹的运动。
上述的三维涂胶机控制系统，所述Y轴运动执行单元包括Yl轴运动执 行单元和Y2轴运动执行单元，二者可交替使用，执行Y轴的运动。
上述的三维涂胶机控制系统，所述运动控制单元包括运动控制卡和外 围驱动板，所述运动控制卡为PCI型，直接插接于所述工控机的PCI插槽。
上述的三维涂胶机控制系统，所述X运动执行单元或Y轴运动执行单 元或Z轴运动执行单元包括伺服电机、伺服驱动器、传动单元；所述伺服 电机的编码器信号反馈到所述伺服驱动器，所述伺服驱动器输出端与所述 伺服电机输入端连接，所述伺服电机输出轴与所述传动单元机械连接。
同时，本发明公开了一种三维涂胶方法，包括如下步骤控制系统获取 三维涂胶数据，对所获取的数据进行解释分析处理，再把数据表达成执行 单元可以识别的脉冲信号，将信号发送给执行单元执行三维运动，从而实现 三维涂胶。。
上述的三维涂胶方法，具体包括如下步骤61)工控机通过翻译、解
释G代码得到运动控制单元可以执行的单个运动控制指令和运动路径数
据；62)运动控制单元获取运动控制指令和运动路径数据后，发送相应的 脉冲到伺服执行单元；63)伺服执行单元执行X、 Y、 Z轴的运动，带动胶 枪点胶头进行三维空间任意轨迹的运动，从而实现三维涂胶。
上述的三维涂胶方法，所述伺服执行单元包括Yl轴伺服执行单元和 Y2轴伺服执行单元，二者可交替使用，执行Y轴的运动。
上述的三维涂胶方法，所述X、 Y、 Z轴的运动路径数据的获得过程包 括如下步骤(A)读取G代码文件，在G代码文件中提取出G代码指令数 组；(B)把G代码指令数组分解为功能指令和运动路径数据；(C)把指令 和运动路径数据发送到所述运动控制单元。所述步骤(A)的具体过程包括 (Al)读取G代码文件，存到字符变量a; (A2)把字符变量a取一行，得 到字符变量b; (A3)把字符变量b转换为十进制ASCII码数组；(A4)把 ASCII码数组组合成G代码指令数组。所述步骤(A2)还包括如下步骤 判断字符变量a是否有位结束符号，若是，则结束;若不是，则执行(A3)
由于采用了以上的方案，本发明使用运动控制卡与工控机组成运动控 制系统，通过翻译、解释G代码得到三维运动轨迹数据，该数据经过处理 后，发送到运动控制卡；运动控制卡获取数据后，发送相应的脉冲到三套
伺服系统，控制三轴进行联动，从而实现三维涂胶的目的。本发明可以采 用当前常用的工控机，比如联想天工、研华、凌华等，实现三维涂胶机的
控制，本发明的运动控制卡可以为现有的任意类型；本发明的系统控制软 件可以使用VB、 VC++、 LabView、 Delphi等开发平台开发；操作系统使用 常用的windows2000、 windows XP、 windows 98等，界面友好、直观，容 易操作；因此，本发明不仅可以实现走任意空间曲线的三维涂胶，而且具 有可操作性好、通用性强、成本较低等优势。
图1本发明实施例的三维涂胶机控制系统硬件结构图2本发明实施例的三维涂胶机控制系统伺服执行单元的结构图3本发明的涂胶方法流程图4本发明实施例的三维涂胶机控制系统软件的G代码翻译解释模块 的流程图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。 本例的三维涂胶方法，采用的三维涂胶机控制系统硬件结构图请参阅 图l，主要包括工控机主机l、触摸式显示器2、输入设备3、运动控制
单元5、开关控制单元4、电磁阀单元6、伺服执行单元7。
本例的三维涂胶机控制系统，使用工控机、运动控制卡组成控制系统， 工控机通过翻译、解释G代码得到三维运动功能指令、运动路径数据，把 得到数据经过处理后，发送到运动控制卡。运动控制卡获取运动功能指令 运动路径数据后，发送相应的脉冲到三套伺服系统，控制X、 Y、 Z三轴进 行联动。
本例的三维涂胶机控制系统，运动控制单元4包括运动控制卡和外围 驱动板，运动控制卡采用PCI型的，可以直接插到工控机主板上的PCI插 槽里面；而外围驱动板则固定在电控箱里面，和外部10控制单元连接。
开关控制单元4主要是由启动按钮、急停按钮、暂停按钮、原点按钮、 指示灯、摇头开关和原点、限位光电开关等组成。电磁阀单元6包括出胶 电磁阀，用于控制涂胶的出胶量。
请参阅图2，为伺服执行单元7的结构图。
伺服执行单元，包括运动执行单元和涂胶执行单元两大块，其中运动执行单元包括X、 Y、 Z轴运动执行单元。X轴运动执行单元包含X轴伺服 驱动器701、 X轴伺服电机702、 X轴传动单元703; Z轴运动执行单元包含 Z轴伺服驱动器704、 Z轴伺服电机705、 Z轴传动单元706， X轴运动执行 单元和Z轴运动执行单元带动涂胶机构水平和上下运动。本系统中采用了 两个放置工件的运动平台，轮流进行工作，Yl轴运动执行单元包含Yl轴 伺服驱动器708、 Yl轴伺服电机709、 Yl轴传动单元710、 Yl轴运动平台 714; Y2轴运动执行单元包含Y2轴伺服驱动器711、 Y2轴伺服电机712、 Y2轴传动单元713、 Y2轴运动平台运动715， Yl轴运动执行单元和Y2轴 运动执行单元，二者可交替使用，执行Y轴的运动。X、 Yl、 Y2、 Z轴运动 执行单元中的连接单元分别由联轴器、滚珠、丝杠、滑台组成。伺服电机 把编码器信号反馈到驱动器，从而形成半闭环系统。X轴运动执行单元控 制点胶头X轴的运动，Y1轴运动执行单元控制点胶头Y1轴的运动、Y2轴 运动执行单元控制点胶头Y2轴的运动，Z轴运动执行单元控制点胶头Z轴 的运动。当需要更换工件、检修等时，不需要停机，Yl轴和Y2轴可以轮 流工作，提高工作效率。
上述的涂胶执行单元包括挤胶步进电机驱动器716、挤胶步进电机 717、挤胶轮718组成，挤胶轮位于胶水的针筒内，其调节针筒得出胶量。 当控制系统给出涂胶信号时，步进电机旋转带动挤胶轮运动，从而控制胶 水的出量，特氟龙细管里面的空气被挤压，胶水被挤压从管口出来。
本例的三维涂胶机控制系统，输入设备由鼠标和键盘组成。工控机主 机是本系统的核心。工控机主机1可以运行windows2000、 windows XP、 windows 98等操作系统，通过执行涂胶控制软件达到三轴联动控制进行空 间任意曲线涂胶的目的。
请参阅图3，本例的涂胶控制方法，首先获取涂胶数据，通过工控机对 所获取的数据进行解释分析处理，再把数据表达成执行单元可以识别的信 号类型(即脉冲信号)，并将信号发送给执行单元执行。
请参阅图4，三维涂胶机控制系统中，G代码翻译解释模块的流程图。
(1) 读取G代码文件，存到字符变量a，同时显示在G代码字符串控 件上。
(2) 把字符变量a取一行，得到另外一个字符变量b;
(3) 把字符变量b转换为十进制ASCII码数组。
(4) 把ASCII码数组组合成G代码指令数组。建立一个指针变量指向
字符元素，开始时，指针变量指向第0个元素；从第二个元素开始判断所
得的十进制ASCII码数组，若是65-91之间，则是字符，提取指针变量对 应元素到当前元素之间的字符，然后指针变量指向该元素所在的位置。若 不是，继续往下检査。
(5) 把G代码指令数组分解为简单功能指令和数据。程序执行了第(4) 步，即可得到一系列的简单G代码指令数组，如GOO X4. 336 Y-19. 587 Z10. M09这样的格式运动控制卡还不能识别，所以还必须翻译出功能指令和数 据。如G00表示快速定位，目标位置是乂=4. 336 Y=-19.587 Z=10。取得简 单功能指令后，就很好处理了。遇到G01时，执行直线插补，遇到G02时， 执行顺时针圆弧插补。遇到X4. 336时，又分解出X和4. 336再转换成浮 点型数据就可以了。
(6) 把指令和数据发送到运动控制卡执行。经过以上第5步骤，G代 码已经被解析成功能指令和数据了 。单个G代码功能指令通常就是快速定 位、直线插补、顺时针圆弧插补、逆时针圆弧插补等，这些运动控制卡都 可以执行。另外，还可以自定义G代码辅助M码，如当遇到M09时，打开 出胶电磁阀，当遇到M08时，关闭出胶电磁阀。
(7) 行数加1，重复步骤(2);处理完一行G代码后，行数加1，继 续读出下一行处理。
(8) 判断字符变量a是否位结束符号，若是，则结束，若不是，则重 复(3)。通常G代码以呢作为G代码开始和结束的标志，所以当检测到不是 第一行而又有％时，程序结束，返回。
当前市场上流行的工控机，比如联想天工、研华、凌华等，都可以采 用本发明所提供的控制方案实现三维涂胶机的控制，本具体实施方式
中所 使用的运动控制卡可以为当前市场上流行的任意类型；本具体实施方式
中 所提到的系统控制软件可以使用VB、 VC++、 LabView、 Delphi等开发平台 开发。以上所述之具体实施方式
为本发明的较佳实施方式，并非以此限定 本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式
，凡 依照发明之形状、结构所作的等效变化均包含发明的保护范围内。
权利要求
1.一种三维涂胶机控制系统，包括控制主机、运动控制单元、伺服执行单元；所述运动控制单元、伺服执行单元分别与所述控制主机电连接；其特征在于所述控制主机获取三维涂胶数据，对所获取的数据进行解释分析处理，由所述运动控制单元把数据表达成伺服执行单元可以识别的脉冲信号，将信号发送给伺服执行单元执行三维运动。
2. 根据权利要求1所述的三维涂胶机控制系统，其特征在于所述控制主 机为工控机，该工控机通过翻译、解释G代码得到运动控制单元可以执行 的单个运动控制指令和运动路径数据；运动控制单元获取运动控制指令和 运动路径数据后，发送相应的脉冲到所述伺服执行单元；所述伺服执行单 元包括X、 Y、 Z轴运动执行单元，分别执行X、 Y、 Z轴的运动，实现三维 空间任意轨迹的运动。
3. 根据权利要求2所述的三维涂胶机控制系统，其特征在于所述Y轴运 动执行单元包括Yl轴运动执行单元和Y2轴运动执行单元，二者可交替使 用，执行Y轴的运动。
4. 根据权利要求2所述的三维涂胶机控制系统，其特征在于所述X运动 执行单元或Y轴运动执行单元或Z轴运动执行单元包括伺服电机、伺服驱 动器、传动单元；所述伺服电机的编码器信号反馈到所述伺服驱动器，所 述伺服驱动器输出端与所述伺服电机输入端连接，所述伺服电机输出轴与 所述传动单元机械连接。
5. —种三维涂胶方法，包括如下步骤由控制系统获取三维涂胶数据，对 所获取的数据进行解释分析处理，再把数据表达成执行单元可以识别的脉 冲信号，将信号发送给执行单元执行三维运动，从而实现三维涂胶。
6. 根据权利要求5所述的三维涂胶方法，其特征在于，具体过程包括61) 工控机通过翻译、解释G代码得到运动控制单元可以执行的单个运动控制 指令和运动路径数据；62)运动控制单元获取运动控制指令和运动路径数 据后，发送相应的脉冲到伺服执行单元；63)伺服执行单元执行X、 Y、 Z 轴的运动，带动胶枪点胶头进行三维空间任意轨迹的运动，从而实现三维 涂胶。
7. 根据权利要求6所述的三维涂胶方法，其特征在于所述伺服执行单元 包括Yl轴伺服执行单元和Y2轴伺服执行单元，二者可交替使用，执行Y 轴的运动。
8. 根据权利要求6或7所述的三维涂胶方法，其特征在于所述X、 Y、 Z 轴的运动路径数据的获得过程包括如下步骤(A)读取G代码文件，在G 代码文件中提取出G代码指令数组；(B)把G代码指令数组分解为功能指 令和运动路径数据；(C)把指令和运动路径数据发送到所述运动控制单元。
9. 根据权利要求8所述的三维涂胶方法，其特征在于所述步骤(A)的 具体过程包括(Al)读取G代码文件，存到字符变量a; (A2)把字符变 量a取一行，得到字符变量b; (A3)把字符变量b转换为十进制ASCII码 数组；(A4)把ASCII码数组组合成G代码指令数组。
10. 根据权利要求9所述的三维涂胶方法，其特征在于，所述步骤(A2)还 包括如下步骤判断字符变量a是否有位结束符号，若是，则结束；若不 是，则执行(A3)步骤。
全文摘要
本发明公开了一种三维涂胶机控制系统及三维涂胶方法，由控制主机获取三维涂胶数据，对所获取的数据进行解释分析处理，由所述运动控制单元把数据表达成伺服执行单元可以识别的脉冲信号，将信号发送给伺服执行单元执行，进行三维运动，从而实现三维涂胶。本发明可以采用当前常用的工控机实现三维涂胶机的控制，本发明的运动控制卡可以为现有的任意类型；本发明的系统控制软件可以使用VB、VC++、LabView、Delphi等开发平台开发；操作系统使用常用的windows2000、windows XP、windows98等，界面友好、直观，容易操作；因此，本发明不仅可以实现走任意空间曲线的三维涂胶，而且具有可操作性好、通用性强、成本较低等优势。
文档编号G05B19/02GK101362128SQ20071007554
公开日2009年2月11日 申请日期2007年8月6日 优先权日2007年8月6日
发明者覃宇平 申请人:比亚迪股份有限公司