工藝雕刻同步仿形控制系統(tǒng)設計的控制系統(tǒng)

一：工藝雕刻同步仿形控制系統(tǒng)的總體設計1.1，對同步仿形控制系統(tǒng)的分析課題設計任務：根據工藝雕刻大師雕刻動作和工藝雕刻流程，要求能同步把工藝雕刻師的動作和工藝雕刻流程同步到多臺同步仿形工藝雕刻機上，在工藝雕刻師完成一件作品同時，在同步工作臺上同時完成或同步完成多個一模一樣工藝產品的自動化同步雕刻產品。根據工藝雕刻大師雕刻動作和工藝雕刻工藝流程和過程，根據機械系統(tǒng)運動原理，分析和設計能滿足同步雕刻機電控制系統(tǒng)。課題要求根據工藝雕刻大師雕刻動作和雕刻工藝流程，能把工藝雕刻師的動作和工藝雕刻流程同步到多臺同步仿形工藝雕刻機上，并把所檢測信號轉換和處理系統(tǒng)，傳遞給同步仿形雕刻工作臺接收信號處理系統(tǒng)，轉換成同步仿形機構、刀庫和換刀機械手同步信號。根據課題要求，控制系統(tǒng)要對機械臂多自由度的實時控制，同步仿形的控制，以及對刀庫與自動換刀的控制。具體的說，根據機械臂模塊的要求，機械臂是采用5自由度的關節(jié)式機器人的結構。因此，多自由度的控制即對機械臂5自由度運動的控制。同步控制是要求把雕刻大師的動作，力度，速度等同步到機械臂上去，其實就是刀具位置路徑的同步。仿形控制是把雕刻大師雕刻作品時的走刀形狀仿形到機械生產的毛坯上去，也是刀具位置路徑的控制。刀庫和換刀自動控制是當雕刻大師更換刀具時，要求系統(tǒng)能采集實時信號控制刀庫旋轉到換刀位置同時機械臂也到達換刀位置進行自動換刀。1.2，控制方法的選擇在1.揚2.壟1，做兩種呈控制役器件頁的比嗓較廢治在壓雕刻蝦機電坡控制爽系統(tǒng)棚中，份工程朗上主馬要應慨用P版LC都、單貼片機圈等作頸為主蜻控器科件來棒搭建籃動力轟系統(tǒng)賭的控阿制電榆路和罰其它僻輔助泊電路畫。下芳面對快幾種憑控制們器的準性能嫌特點滿和應桂用范年圍作污一下扣比較武。光柴益PL撲C控嶼制：走可編叉程控拜制器做是在名繼電浩器接激觸器致控制孝技術謊和計剃算機靠技術燈的基暫礎上瓜發(fā)展拔起來栗的。嗎目前猾隨著植PL庫C在框處理屈速度例、控繳制功由能、筒通訊傍能力督及控財制領喇域諸返方面圖的不狂斷拓乖展，污它已姿成為誕自動斬化系翻統(tǒng)的悲基本熄裝置穿。P舞LC堆的基須本功惜能包暫括：剝條件膜控制劑、步飼進控摘制、織定時建，計桐數控紀制、凡數據列處理聞、A粉／D攪與D測／A繩轉換堵、運批動控耍制、瘦過程獲控制綠、通足訊聯(lián)霜網、憲遠程望I／抄O和襲狀態(tài)后臟控胸等。受PL扣C是賊面向咸用戶套的?？挥霉す瓨I(yè)控胃制計螞算機道，其馳控制鞋功能蔬是通趨過存淺放在腥存儲湊器內口的程座序來蛇實現(xiàn)嬌的。撲它的途特點果是可吧靠性位高、范抗干澤擾能督力強飽，軟伴件簡爹單易洞學，喬擴展董方便突、組怕合靈征活，辜使用傘維護削方便束，體冷積小白、質沈量輕焰、功不耗低恭?；\權垂PL沫C已鋸廣泛役應用纏于冶價金、滋采礦卵、建日材、仇石油鹿、化法工、嘆電力恥、機斥械制歡造、尊輕工如、紡合織等億行業(yè)悟中。稻其應泉用大駁致可音分為襪以下默幾種肆類型丑。準(1算)用汽于開舅關邏蹄輯控峽制：融這是漫PL體C最財基本投的應封用場瘡合，筒用P旱LC但可取指代傳孩統(tǒng)的慶繼電魂器控凳制，膚也可兼取代燥順序災控制煉。總套之，匆PL妹C可亂用于彈單機筒、多弓機群棍以及記生產姻線的嘉自動宵控制書。柜(2嚼)用返于機斗械加撲工的猛數字蝦控制致：P爬LC瘦和計難算機榆數控柜裝置欺組合雁成一將體，顏可實匪現(xiàn)數綠字羊控制騎，組露成數劫控機映床。泉(3招)用科于機理器人注或機襪械手傳控制輝。夜(4械)用重于閉睬環(huán)過平程控賣制。椅(5鎖)P琴LC般可與點集散欠控制遞系統(tǒng)斜進行還通訊歪連接禁組成傾多級道控制跳系統(tǒng)臘，實夾現(xiàn)工則廠自某動化莖網絡搭。恒稿勁單片漫機控獻制:平單片五機以工其卓桿越的齡性能鳴，得埋到了勤廣泛炕的應財用，遣已深錢入到妄各個并領域算。它永的特狼點如船下：攻(1踢)小糊巧靈聞活、扭成本存低、劇易于撇產品掘化。議它能甚方便暖組裝繭成各難種智插能式撓測、撞控設賠備及愈各種下智能走儀器壺儀表魔。慚(2題)處彼理能陜力較鮮強。波MC添S-雕-5妨1單叢片機繩指令畏系統(tǒng)碗中有粱加、陡減、挺乘、乏除及誕各種摸邏輯遣運絞算和引轉移蛙指令拘，還乳具有紗位操假作功群能，寫這在俊檢測葡、控冊制中奸特別革有用辭。伸(3階)易埋擴展汪，很語容易聲構成冠各種榨規(guī)模長的應碧用系貫統(tǒng)，御控制馳功能煌強。練單片爐機的私邏輯歌控制曲功能嚼很強拾，指漏令系含統(tǒng)有拆各種?？刂平愎δ苋f用指告令。聰(4開)可陶以很秋方便次地實需現(xiàn)多劍機和插分布征式控舟制。身單片匠機的文應用襖范圍刊很廣汗，從章家用春電器鳴、智錦能儀墨器儀蒸表、尺通訊懷、計尸算機刊外部竊設備認、怖多機蜜分布崖系統(tǒng)買、工串業(yè)控費制直租到火勻箭導介航尖息端技波術領鄰域，洪單片谷機都陪發(fā)揮戒著十榮分重怎要的夸作用竭。艱1.患2.座2控駱制系糖統(tǒng)控油制器近的確嶺定啟訂結柔合課柳題要伸求和蟲前面親對兩聰種控鑰制器溉件的蓮比較霸，從卻經濟詢和控靜制要孟求方綿面考崖慮，撞擬選伍用單甘片機取作為擁主控彈芯片場。單疏片機利的體呆積小鼠、價坡格低鴿、可羞擴展蹤余地胃較大圓。由袖于本除例中貨的演鴨示型雅機器諸人對暖運行艇的要三求并逮不高帶，使駱用單述片機慌擴展僻一些捏常用騰的芯狹片，脫可使談機械濾臂完假成相尼應動滑作和蓄系統(tǒng)熄的自汗動換禽刀。納并且憤與單杯片機薦配用硬的芯隆片一深般都周比較林便宜哭，體柏積也簡較小望，能勞夠滿介足安碗裝空黎間的晚要求諷。田1.烈3，占園控制舟系統(tǒng)賴方案喜的確諷定鋪1.牲3.桑1控魔制方垃案的籠確定燙機械機手的顛控制輸方式邪有很法多，庫就位遺置控稅制而蜜言，議有點君位控線制，屬連續(xù)季軌跡忌控制尸。本當控制躁系統(tǒng)延的機獲械手娛臂控狹制要松求同現(xiàn)步仿轉形雕度刻大冠師的田動作股，要跳完成貝各種坐復雜防的動祥作任根務，永對手盤爪的漂運動愉軌跡催也有打嚴格蝴的要嗚求，汗因此屠采用亞連續(xù)秧軌跡微控制裙方式逃。奮1.績3.式2貌驅動枯方式瀉的確遺定低機械窗臂的欺驅動楚方式甲主要搭有液慧壓、未氣動腎和電抗動三丸種，純前兩懼種所閉需輔點助器奸件多判，不榆易實誦現(xiàn)。梨而電潛機便乏于控麻制，被能實民現(xiàn)較糾復雜厲的運軍動，徹很適筐合在恥程序局控制膨下做常驅動返部件忠，所哪以選顫擇電起機驅避動方葉式。貴為滿穿足雕蹲刻系煉統(tǒng)控撓制要牙求，滑我們誓選用向步進份電機奮和直耕流電費機兩武種步總進電她機在伸臂部蒜旋轉浙、臂慚部伸木縮、宮腕部數抄升降宣、手悼爪開棒合也金以及凱刀庫掙刀盤遠的旋遼轉，近而腕間部旋撿轉采辣用直管流電潮機，超利用番光電攻碼盤銹做反略饋元掌件，遍實現(xiàn)脫閉環(huán)炭控制悶、手粗部回登轉采撓用直蔥流電甩機。聚1.繩3.偏3濾步進軟電機越控制住方式捉的確乘定尖在控藏制精聯(lián)度要犧求較嶼高的把情況剛下，唯步進稈電機薯也可申采用跟閉環(huán)標控制星，但聾由于遙步進注電機醒有步灘距，悄難以亦實現(xiàn)櫻很精怎確的則閉環(huán)侄控制茂。在耽步進賀電機攤能自鎮(zhèn)動調帆節(jié)步磨距誤游差而詢且步婆進電即機在竭控制句精度弟不太此高的暢情況棚下，腹完全腥可以吵采用水開環(huán)努控制呀，本好系統(tǒng)柿電機明控制懷的速諒度、醉位置只等要腰求精燦度高崖，而晚為降貫低成圖本，胞采用段開環(huán)伶控制禁方式取。贈1.祥3.畜4哨直郊流電劃機控萌制方糾式的請確定旅寒直奔流電垂機的飄控制仍方式件很多鉗如：摔數字淋控制哪、軟砍件控語制等彈，前通者硬蝦件結木構復乓雜、斥成本西高，新后者假硬件源結構掌簡單紐，成殲本低標，控銹制靈稿活，輝改變伏軟件聾程序輸，就膚可以餡使電蠟機實憤現(xiàn)多霞種運茫動，汁所以參我們鹽采用繳軟件走伺服品方式鋒。增憶量式泛光電夕編碼濕盤，拒可以室實現(xiàn)蝕直接短輸出敘數字僑脈沖綢信號充，在旺軟件沫伺服團系統(tǒng)辱中，劉適合煤做反蝴饋元德件。猶本系曉統(tǒng)采介用增探量式紡光電否碼盤戚做直鉗流電慢機的育反饋匆元件宰。紅1.睬4，詢控制爸系統(tǒng)筒總的漫方案扛設計兼由同尚步仿嗓形控寶制系壩統(tǒng)的法分析竄結合嘴所學男知識典設計稿出控補制系久統(tǒng)總君的設預計方你案框責圖如接圖1復.1箏所示曾。反饋檢測反饋檢測反饋檢測反饋檢測采集的模擬信號A/D轉換上位單片機換刀中斷1號刀庫與換刀自動下位單片機1機械臂12號刀庫與換刀自動下位單片機3機械臂33號刀庫與換刀自動機械臂2下位單片機2禁鮮浙姐喊懂夠穩(wěn)嘗圓圓揉圖1床.1諷揉舊控制隊系統(tǒng)甚總的撕設計沃方案怖框圖濁1.庫5，談控制套系統(tǒng)藏總設河計方漲案的切論證困控制紙系統(tǒng)倍把采黃集到采的?；髷M信泡號經局過A戰(zhàn)/D當轉換臂變成驚相應就的數促字信艷號輸撥送到惑上位遞單片桿機中鋼進行秋復雜目算法尤的信店號處緒理。筋通過鵲上位衛(wèi)單片摧機的室處理蒙后把袖數字宋信號鏟傳輸文到各指下位沾單片散機上雁對機摟械臂凡進行滿動作毛控制揪。這印說明紐機械辨臂的產控制樂是由全具體倦的空傅間位村置量勻決定灰的，尾理論敢上和區(qū)實際殃上都雜是可繞行的詢。由婦于機食械手暮臂的嘆獨立末變量銹是關理節(jié)變家量，竿而刀油具位輕置軌砌跡通恢常是胳在參所考坐棕標系屆中說芬明的蹈，因衫此要珍較頻遼繁地月用到欺運動宿學正昆問題姿和運湊動學穴逆問濱題。米表示利兩種醫(yī)問題既關系煉地簡視單方賀框圖瘡如圖宣1.毅2所曬示。運動學逆問題運動學逆問題單片機處理x,y,z位置數字量x,y,z位置模擬量運動學正問題雪除血圖拆1.旦2亂目運動影學正素問題頸和逆屆問題做刀庫膀和換舞刀的門自動姑通過聾上位胡單片摟機外膽部中濁斷的死形式沃實現(xiàn)杠。已佳經編忙碼的就刀具假上裝甜有相絞應的環(huán)傳感膚器，事當工殼藝雕質刻大夜師需上要更悶換刀挑具接遣觸到量另外茅的刀芒具時云，刀籮具傳罵感器毫發(fā)出嗚中斷嘗信號羞。上巾位單來片機腥得到投換刀津中斷械信號線后立突即中襲斷同呆步仿里形的簽雕刻煎轉去勉判斷卷刀庫憂需要防旋轉容的度壯數和峽下降右量以啦及機械械臂諸需要脫的動本作并焰調用做相關攪的中術斷處駛理子丙程序鉆完成犧自動右換刀符和刀通庫自恨動運簽動。娃刀庫錯和換歸刀自糠動控軌制框憲圖如閥圖1沫.3囑所示剪。換刀中斷信號換刀中斷信號單片機處理刀庫運動和機械臂換刀同步仿形雕刻暫停梅永扁屆慚饅拴舞敘嗓武規(guī)圖岡1.洲3定蛙釣刀庫仙和換駱刀自采動控欣制框羅圖糠二，頭控制泛系統(tǒng)喘的硬贏件設商計課本控鉆制系貧統(tǒng)主鬼要由身單片便機本亂體部炸分、谷輸出脆口擴抓展部循分、吼驅動夢部分暴、檢股測部威分組貍成。則控制次系統(tǒng)歉的總夫的硬躬件組窮成如茶圖2斧.1挨所示株。機械臂機械臂步進電機驅動器步進電機直流電機驅動器直流電機檢測電路信息輸入89C51單片機為核心，8255為擴展口的控制光電耦合刀盤旋轉檢測電路幼蔥皂辮咬利夫概浩圖囑2.焰1鵝控你制系帽統(tǒng)的績總的變硬件資組成罰2.于1單竹片機乒的選箱擇娃赴絹選擇紹AT很89統(tǒng)C5狠1單后片機駕為核側心的藍控制確器，亡AT鄰89炒C5建1單燒片機惹引腳塘圖如撥圖2怨.2疏所示潤。在89電C5化1是刊一種墓帶4倡K字芳節(jié)閃擱爍可授編程址可擦驕除邁只讀探存儲絕器捧的低瀉電壓薪，高敗性能松8位愿微處烏理器弟，俗肥稱單擾片機毀。8皂9C比20耽51綿是一沉種帶服2K虹字節(jié)菠閃爍機可編步程可皮擦除慕只讀染存儲路器的俊單片軟機。陜單片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