專利名稱：五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種運動控制系統(tǒng)，尤其涉及一種五軸激光機床的五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)有的運動控制系統(tǒng)多采用不帶處理器的運動控制卡，由上位PC機實施控制，該種控制系統(tǒng)需要占用上位PC機資源處理一些運動控制的細節(jié)，如升降速計算、行程控制等，使該種構架的運動控制系統(tǒng)存在不易于二次開發(fā)、運動速度較慢、可靠性較差和無法充分發(fā)揮上位PC機軟件資源的缺陷
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種易于二次開發(fā)和運動速度較快的雙處理器控制系統(tǒng)。本實用新型采用的技術方案為一種五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)，包括上位PC機，以及第一和第二自帶處理器的運動控制卡，上位PC機通過PCI總線與第一和第二運動控制卡通訊連接，第一和第二運動控制卡至少共有五組輸出端口，每組輸出端口包括脈沖和方向信號輸出端口，X軸、Y軸、Z軸、C軸及D軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口和與各自一一對應的一組輸出端口電連接；其中，X、Y和Z軸是五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)的機床坐標軸，C軸是繞X或Y軸轉(zhuǎn)動的軸，D軸是繞Z軸轉(zhuǎn)動的軸。其中，所述第一運動控制卡的X脈沖和X軸方向信號輸出端口對應與X軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接，第一運動控制卡的Y脈沖和Y軸方向信號輸出端口對應與Y軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接，第一運動控制卡的Z脈沖和Z軸方向信號輸出端口對應與Z軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接，第一運動控制卡的C脈沖和C軸方向信號輸出端口對應與C軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接；第二運動控制卡的D脈沖和D軸方向信號輸出端口對應與D軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接；其中，X、Y和Z軸是五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)的機床坐標軸，C軸是繞X或Y軸轉(zhuǎn)動的軸，D軸是繞Z軸轉(zhuǎn)動的軸。其中，第一運動控制卡的X脈沖和X軸方向信號輸出端口各經(jīng)一光電隔離器對應與X軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接。其中，第一運動控制卡的Y脈沖和Y軸方向信號輸出端口各經(jīng)一光電隔離器對應與Y軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接。其中，第一運動控制卡的Z脈沖和Z軸方向信號輸出端口各經(jīng)一光電隔離器對應與Z軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接。其中，第一運動控制卡的C脈沖和C軸方向信號輸出端口各經(jīng)一光電隔離器對應與C軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接。其中，第二運動控制卡的D脈沖和D軸方向信號輸出端口各經(jīng)一光電隔離器對應與D軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接。其中，五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)還包括X軸、Y軸、Z軸、C軸和D軸原點檢測開關，X軸、Y軸、Z軸及C軸原點檢測開關的信號輸出端和第一運動控制卡的與各自相對應的輸入端口電連接，D軸原點檢測開關的信號輸出端和第二運動控制卡的與其相對應的輸入端口電連接。其中，五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)還包括X軸、Y軸、Z軸、C軸和D軸限位檢測開關，X軸、Y軸、Z軸及C軸限位檢測開關的信號輸出端和第一運動控制卡的與各自相對應的輸入端口電連接，D軸限位檢測開關的信號輸出端和第二運動控制卡的與其相對應的輸入端口電連接。本實用新型的有益效果本實用新型的五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)通過上位PC機的 處理器和運動控制卡自動的處理器構成了主從式雙處理器的開放式構架，使得上位PC機殼專注于人機界面、實時監(jiān)控和發(fā)送指令等系統(tǒng)管理工作，而由二個運動控制卡處理所有運動控制的細節(jié)，如升降速計算、行程控制、多軸插補和激光參數(shù)控制等。該種構架具有處理速度快，易于二次開發(fā)和成本低的優(yōu)勢。另外，本實用新型的該種構架最大可實現(xiàn)八軸聯(lián)動控制。

圖I示出了根據(jù)本實用新型所述五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)的一種實施結(jié)構。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型的五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)包括上位PC機1，以及自帶處理器(CPU)的第一運動控制卡2a和第二運動控制卡2b，上位PC機I通過PCI總線與第一和第二運動控制卡2a，2b通訊連接，第一運動控制卡2a輸出的X脈沖和X軸方向信號對應輸入至X軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口，使X軸伺服驅(qū)動器根據(jù)X脈沖控制X軸伺服電機所走的步數(shù)，根據(jù)X軸方向信號控制X軸伺服電機的正反轉(zhuǎn)；第一運動控制卡輸出的Y脈沖和Y軸方向信號對應輸入至Y軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口，使Y軸伺服驅(qū)動器根據(jù)Y脈沖控制Y軸伺服電機所走的步數(shù)，根據(jù)Y軸方向信號控制Y軸伺服電機的正反轉(zhuǎn)；第一運動控制卡輸出的Z脈沖和Z軸方向信號對應輸入至Z軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口，使Z軸伺服驅(qū)動器根據(jù)Z脈沖控制Z軸伺服電機所走的步數(shù)，根據(jù)Z軸方向信號控制Z軸伺服電機的正反轉(zhuǎn)；第一運動控制卡輸出的C脈沖和C軸方向信號對應輸入至C軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口，使C軸伺服驅(qū)動器根據(jù)C脈沖控制C軸伺服電機所走的步數(shù)，根據(jù)C軸方向信號控制C軸伺服電機的正反轉(zhuǎn)；第二運動控制卡2b輸出的D脈沖和D軸方向信號對應輸入至D軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口，使D軸伺服驅(qū)動器根據(jù)D脈沖控制D軸伺服電機所走的步數(shù)，根據(jù)D軸方向信號控制D軸伺服電機的正反轉(zhuǎn)；其中，X、Y和Z軸是五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)的機床坐標軸，C軸是繞X或Y軸轉(zhuǎn)動的軸，D軸是繞Z軸轉(zhuǎn)動的軸。第一運動控制卡2a輸出的X脈沖和X軸方向信號可各經(jīng)一光電隔離器對應輸入至X軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口，以隔離對內(nèi)部數(shù)字系統(tǒng)的干擾，而且還能有效地防止過壓、過流等外界突發(fā)事件對計算機系統(tǒng)的損壞，大大提高了系統(tǒng)的控制精度和可靠性。同理,第一運動控制卡輸出的Y脈沖和Y軸方向信號可各經(jīng)一光電隔離器對應輸入至Y軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口。第一運動控制卡輸出的Z脈沖和Z軸方向信號輸出端口可各經(jīng)一光電隔離器對應輸入至Z軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口。第一運動控制卡輸出的C脈沖和C軸方向信號輸出端口可各經(jīng)一光電隔離器對應輸入至C軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口。第二運動控制卡輸出的D脈沖和D軸方向信號可各經(jīng)一光電隔離器對應輸入至D軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口。在此，雖然圖中分別針對第一和第二運動控制卡給出了一個光電隔離器，但這僅是一示意圖，具體情況為第一和第二運動控制卡輸出的每路信號均設有一光電隔離器。另外，五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)還包括X軸、Y軸、Z軸、C軸和D軸原點檢測開關，以生成用戶二位運動系統(tǒng)坐標系原點，X軸、Y軸、Z軸及C軸原點檢測開關的信號輸出端和第一運動控制卡的與各自相對應的輸入端口電連接，D軸原點檢測開關的信號輸出端和第二·運動控制卡的與其相對應的輸入端口電連接。再者，五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)還包括X軸、Y軸、Z軸、C軸和D軸限位檢測開關，以確保每個軸的工作行程極限，X軸、Y軸、Z軸及C軸限位檢測開關的信號輸出端和第一運動控制卡的與各自相對應的輸入端口電連接，D軸限位檢測開關的信號輸出端和第二運動控制卡的與其相對應的輸入端口電連接。第一和第二運動控制卡輸出的脈沖和方向信號也可先經(jīng)緩沖存儲器再輸入至各伺服驅(qū)動器中。本實用新型的五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)可充分發(fā)揮上位PC機的軟件資源豐富和計算速度快的優(yōu)點，吸收CADCAM的特點，在利用造型軟件生成零件圖后，再利用數(shù)控系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為加工G代碼，將指令G代碼與激光運動系統(tǒng)實際位置進行分析比較產(chǎn)生瞬時速度，然后由運動控制卡將其解釋為運動軌跡控制函數(shù)，最后通過調(diào)用運動函數(shù)庫內(nèi)的插補程序段，輸出脈沖和方向信號，控制半閉環(huán)位置伺服系統(tǒng)帶動工作臺運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)所希望的空間軌跡路徑動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)精度。以上所述僅為本實用新型較佳的實施方式，并非用來限定本實用新型的實施范圍，但凡在本實用新型的保護范圍內(nèi)所做的等效變化及修飾，皆應認為落入了本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權利要求1.一種五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)，其特征在于包括上位PC機，以及第一和第二自帶處理器的運動控制卡，上位PC機通過PCI總線與第一和第二運動控制卡通訊連接，第一和第二運動控制卡至少共有五組輸出端口，每組輸出端口包括脈沖和方向信號輸出端口，X軸、Y軸、Z軸、C軸及D軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口和與各自一一對應的一組輸出端口電連接；其中，X、Y和Z軸是五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)的機床坐標軸，C軸是繞X或Y軸轉(zhuǎn)動的軸，D軸是繞Z軸轉(zhuǎn)動的軸。
2.根據(jù)權利要求I所述的五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一運動控制卡的X脈沖和X軸方向信號輸出端口對應與X軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接，第一運動控制卡的Y脈沖和Y軸方向信號輸出端口對應與Y軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接，第一運動控制卡的Z脈沖和Z軸方向信號輸出端口對應與Z軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接，第一運動控制卡的C脈沖和C軸方向信號輸出端口對應與C軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接；第二運動控制卡的D脈沖和D軸方向信號輸出端口對應與D軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)，其特征在于第一運動控制卡的X脈沖和X軸方向信號輸出端口各經(jīng)一光電隔離器對應與X軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接。
4.根據(jù)權利要求2所述的五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)，其特征在于第一運動控制卡的Y脈沖和Y軸方向信號輸出端口各經(jīng)一光電隔離器對應與Y軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接。
5.根據(jù)權利要求2所述的五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)，其特征在于第一運動控制卡的Z脈沖和Z軸方向信號輸出端口各經(jīng)一光電隔離器對應與Z軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接。
6.根據(jù)權利要求2所述的五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)，其特征在于第一運動控制卡的C脈沖和C軸方向信號輸出端口各經(jīng)一光電隔離器對應與C軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接。
7.根據(jù)權利要求2所述的五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)，其特征在于第二運動控制卡的D脈沖和D軸方向信號輸出端口各經(jīng)一光電隔離器對應與D軸伺服驅(qū)動器的脈沖和方向信號輸入端口電連接。
8.根據(jù)權利要求2至7中任一項所述的五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)，其特征在于五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)還包括X軸、Y軸、Z軸、C軸和D軸原點檢測開關，X軸、Y軸、Z軸及C軸原點檢測開關的信號輸出端和第一運動控制卡的與各自相對應的輸入端口電連接，D軸原點檢測開關的信號輸出端和第二運動控制卡的與其相對應的輸入端口電連接。
9.根據(jù)權利要求2至7中任一項所述的五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)，其特征在于五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)還包括X軸、Y軸、Z軸、C軸和D軸限位檢測開關，X軸、Y軸、Z軸及C軸限位檢測開關的信號輸出端和第一運動控制卡的與各自相對應的輸入端口電連接，D軸限位檢測開關的信號輸出端和第二運動控制卡的與其相對應的輸入端口電連接。
專利摘要本實用新型公開了一種五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)，包括上位PC機，以及第一和第二自帶處理器的運動控制卡，上位PC機與第一和第二運動控制卡通訊連接，第一運動控制卡針對X軸、Y軸、Z軸和C軸伺服驅(qū)動器輸出脈沖和方向信號；第二運動控制卡針對D軸伺服驅(qū)動器輸出脈沖和方向信號；其中，X、Y和Z軸是五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)的機床坐標軸，C軸是繞X或Y軸轉(zhuǎn)動的軸，D軸是繞Z軸轉(zhuǎn)動的軸。本實用新型的五軸聯(lián)動運動控制系統(tǒng)通過上位PC機的處理器和運動控制卡自動的處理器構成了主從式雙處理器的開放式構架，該種構架具有處理速度快，易于二次開發(fā)和成本低的優(yōu)勢。
文檔編號G05B19/414GK202486574SQ20112057352
公開日2012年10月10日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權日2011年12月31日
發(fā)明者劉群, 曾玉紅, 李盛欣, 陸相志 申請人:深圳市星辰激光技術有限公司