MPC08運(yùn)動(dòng)控制卡在開(kāi)放式鉆床數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用
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時(shí)間：2014-04-06
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3） 加工參數(shù)管理 本功能完成在機(jī)床控制過(guò)程中各參數(shù)的管理，包括機(jī)器的軸參數(shù)，系統(tǒng)參數(shù)，加工參數(shù)，刀具參數(shù)，機(jī)床坐標(biāo)參數(shù)。為了方便管理和使用，以上參數(shù)程序里都定義全局變量存放，使用時(shí)對(duì)這些變量操作即可以進(jìn)行各參數(shù)的讀取和修改。每個(gè)參數(shù)變量都以一個(gè)自定義的結(jié)構(gòu)體為類(lèi)型，軸參數(shù)類(lèi)型內(nèi)包括每個(gè)軸的使能，最大速度，最大加速度，脈沖當(dāng)量，回零速度，回零方向，反向間隙等；系統(tǒng)參數(shù)包括插補(bǔ)精度，到位檢測(cè)周期，刀庫(kù)坐標(biāo)位置，深度檢測(cè)深度，深度檢測(cè)速度；加工參數(shù)包括進(jìn)給速度，提升速度，工作行程，主軸轉(zhuǎn)速，換刀方式，斷鉆檢測(cè)允許范圍；刀具參數(shù)包括刀具的類(lèi)型，直徑，壽命，已使用壽命，所在刀庫(kù)號(hào)；機(jī)床坐標(biāo)參數(shù)則包括機(jī)床的絕對(duì)坐標(biāo)和相對(duì)坐標(biāo)參數(shù)。所有這些參數(shù)除了絕對(duì)和相對(duì)坐標(biāo)參數(shù)外都需要在加工前由使用者按需求輸入，加工過(guò)程中根據(jù)這些設(shè)置的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。下面是軸參數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)例子：
typedef struct _AXIS_PARAM_SET
｛
int Installed; //軸是否安裝：TRUE——安裝
int Enable; //軸是否有效
int HomeDir; //機(jī)床回零方向：1——正向，-1——反向，0——無(wú)效
double Interval; //反向間隙
nb, sp;n, bsp; double MaxSpeed; //最大速度（mm/min）（A）
double AccelSpeed; //最大加速度（mm/min︿2）3600000
double PulseFactor; //脈沖當(dāng)量（mm）
long PulseUp; //電子齒輪分子
long PulseDown; //電子齒輪分母
long PulseDir; //反饋方向
int SRatio; //S型加速度曲線(xiàn)系數(shù)
double HomeSpeed; //回零速度
double HomeCheckDis; //回零檢測(cè)長(zhǎng)度
double HomeOffsetDis; //回零后的移動(dòng)距離
double DepthCheckDis; //深度檢測(cè)的下降距離
｝AXIS_PARAM_SET,＊PAXIS_PARAM_SET;
4）運(yùn)動(dòng)與換刀控制 運(yùn)動(dòng)與換刀控制是鉆床運(yùn)動(dòng)的核心部分，完成鉆床的孔加工（包括啟動(dòng)，定位，下鉆，提升），回零，回停車(chē)位和換刀的動(dòng)作。本模塊的代碼都在專(zhuān)門(mén)建立的運(yùn)動(dòng)控制線(xiàn)程PubWorkThreadHandler（LPVOID pParam）里面執(zhí)行。
a、孔加工 當(dāng)用戶(hù)加工準(zhǔn)備就緒，按下啟動(dòng)加工的按鈕的時(shí)候，線(xiàn)程開(kāi)始自動(dòng)讀取加工鏈表gWorkList里面已經(jīng)經(jīng)過(guò)譯碼的數(shù)據(jù)，通過(guò)已知數(shù)據(jù)信息程序按照加工參數(shù)管理模塊設(shè)定的速度發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令給MPC08運(yùn)動(dòng)控制器，控制器發(fā)出脈沖使機(jī)床快速運(yùn)動(dòng)并定位到該孔坐標(biāo)，接著以給定的下鉆速度和下鉆深度進(jìn)行孔加工，然后再以給定的速度提升，提升的同時(shí)迅速定位到下一個(gè)加工孔的坐標(biāo)位置。
b、回零 準(zhǔn)確的回零對(duì)機(jī)床的定位和加工起著重要的作用，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的回零方式借助于伺服電機(jī)的Z脈沖，當(dāng)按下回零按鈕后，程序的運(yùn)動(dòng)控制線(xiàn)程即按相應(yīng)步驟發(fā)出回零指令給控制器，使機(jī)床準(zhǔn)確的回零。設(shè)計(jì)的回零步驟為：各軸快速朝原點(diǎn)方向運(yùn)動(dòng)à碰到原點(diǎn)開(kāi)關(guān)后緩?fù)（ぞ復(fù)：蠓聪虻退龠\(yùn)動(dòng)à當(dāng)接收到伺服電機(jī)的Z脈沖信號(hào)后停下來(lái)。機(jī)床即以停下來(lái)的坐標(biāo)位置作為機(jī)床的原點(diǎn)。程序里面對(duì)每個(gè)步驟定義了一個(gè)宏，以此來(lái)區(qū)分加工到那一步驟。
c、回停車(chē)位 當(dāng)按下回停車(chē)位的按鈕后，發(fā)出回停車(chē)位的指令，使機(jī)床的XY軸分別運(yùn)動(dòng)到加工前設(shè)定到加工參數(shù)管理模塊的停車(chē)位坐標(biāo)。
d、換刀 鉆床加工PCB板的時(shí)候需要加工不同直徑的孔，這就要求在加工過(guò)程中當(dāng)加工完一種直徑的孔以后進(jìn)行換刀，取到另外一直徑的刀具進(jìn)行加工。本系統(tǒng)的換刀方式有手動(dòng)換刀和自動(dòng)換刀兩種。手動(dòng)換刀就是在加工完一直徑的孔后或刀具壽命到了以后回到停車(chē)位，由加工者手動(dòng)把原刀具取下來(lái)并換上新的刀具然后恢復(fù)加工。手動(dòng)換刀效率比較，現(xiàn)在的機(jī)床一般都采取自動(dòng)換刀，本次設(shè)計(jì)的換刀流程如下：
Z軸回零——壓腳抬起——X軸移動(dòng)到原刀庫(kù)的位置——Y軸移動(dòng)到原刀庫(kù)的位置——Z軸移動(dòng)到換刀位置——張夾頭放刀——延時(shí)——Z軸回零——XY軸回到停頓位置——檢查刀具放回了——Z回零——回到停頓位置——X軸移動(dòng)到目標(biāo)刀具的位置——Y軸移動(dòng)到目標(biāo)刀具的位置——Z軸移動(dòng)到換刀位置——合夾頭取刀——延時(shí)——Z軸回零——回到停頓位置——檢查刀具取到了——Z軸回零——XY軸回到停頓位置——壓腳放下
換刀的軟件實(shí)現(xiàn)同樣是在運(yùn)動(dòng)控制線(xiàn)程里按以上步驟一步步完成，每個(gè)步驟類(lèi)似回零步驟一樣定義了一個(gè)宏來(lái)區(qū)分。當(dāng)整個(gè)換刀流程執(zhí)行完畢以后，機(jī)床繼續(xù)加工剩余的孔。
5）自診斷檢測(cè) 自診斷模塊對(duì)機(jī)床的調(diào)試，檢測(cè)，狀態(tài)監(jiān)視起著重要的作用。通過(guò)本模塊，使用者可以隨時(shí)的檢測(cè)到機(jī)床電器信號(hào)狀態(tài)，包括機(jī)床輸入到控制器的信號(hào)和使用者通過(guò)控制器輸出到機(jī)床的控制信號(hào)。程序里是通過(guò)另一個(gè)輔助線(xiàn)程PubMonitorThreadHandler不斷的查詢(xún)MPC08控制器的狀態(tài)寄存器，并構(gòu)建如下的對(duì)話(huà)框顯示出來(lái)：
3 應(yīng)用
該系統(tǒng)利用了MPC08運(yùn)動(dòng)控制器的強(qiáng)大功能,并在模塊化思想指導(dǎo)下進(jìn)行軟件編程，最終有效的應(yīng)用于PCB鉆床的控制系統(tǒng)中,運(yùn)行效果良好,并且通過(guò)了在PCB數(shù)控機(jī)床中高精度和速度的加工測(cè)試,加工使用0.1-0.3mm大小的刀徑,孔間距為0.5mm,其各軸的最大速度,以及每分鐘的鉆孔個(gè)數(shù)均達(dá)到了預(yù)期的要求.
參考文獻(xiàn)
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[6] 譚浩強(qiáng). C程序設(shè)計(jì). 清華大學(xué)出版社, 1991年7月
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