一种曲线轮廓误差测量及补偿的控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种机电一体化的数控插补及轮廓误差控制的领域，更具体的说，涉 及一种曲线轮廓误差测量及补偿的控制系统。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着制造业的迅速发展、多轴联动的高档数控机床以其加工精度高、加工 能力适应性强、加工误差小的优势，在精密仪器、航天事业、模具等制造业的加工具领域有 非常广泛的应用领域。但以往多轴联动的高档数控机床对曲线加工轮廓误差的测量、补偿 及控制存在以下问题：
[0003] (1)以往多轴联动的高档数控机床得机床结构受丝杠间隙、导轨磨损等一般会产 生机床结构误差；驱动器及控制器受外界的干扰一般会产生轮廓误差，这类机床虽然是多 轴联动的高档数控机床却没有相应的误差测量及补偿装置，一般由生产厂家提供用户无法 模块式组装或改造；
[0004] (2)以往多轴联动的高档数控机床，没有专门处理轮廓误差测量及补偿的芯片及 专门烧制的程序，只是利用数控软件程序在一定程度上消除小范围误差，但效果不理想；
[0005] (3)往多轴联动的高档数控机床，没有专门轮廓误差仿真器，其轮廓误差的测量精 度较低，插补控制精度不高，实用性不强。
【发明内容】
[0006] 本发明是为了克服上述不足，给出了一种曲线轮廓误差测量及补偿的控制系统。
[0007] 本发明进一步限定的技术方案如下：
[0008] 本发明提供一种曲线轮廓误差测量及补偿的控制系统，包括数控PC机、曲线轮廓 误差测量及补偿的运动控制卡、驱动模块、电机模块及位置检测模块。所述的数控PC机包 括具有曲线轮廓误差补偿功能的数控PC机、串口装置、触摸屏及PCI芯片；一端与触摸屏相 连实现人机对话，另一端通过PCI芯片通过PCI总线与曲线轮廓误差测量及补偿的运动控 制卡相连接，实现曲线轮廓误差的测量及补偿。
[0009] 所述的串口装置包括串口设备和串口电路；所述的串口装置通过通讯线与所述的 曲线轮廓误差测量及补偿的运动控制卡中的DSP模块连接，实现数据的传输与通信功能。
[0010] 具体地，所述的串口设备与曲线轮廓误差仿真器相连，实现空间曲线及平面曲线 的仿真，曲线弓高误差和轮廓误差的仿真。
[0011] 所述的曲线轮廓误差测量及补偿的运动控制卡，包括PCI9025芯片、CPLD、通讯模 块、DSP模块、I/O扩展功能模块、D/A输出模块、曲线轮廓误差测量及补偿装置所述的通讯 模块采用RS482通讯线和光纤电缆线，实现数据的传输及通讯。
[0012] 具体地，所述的CPLD采用MAX7000E芯片，使曲线轮廓误差测量及补偿的控制系统 断电后编程信息不丢失，同时编程、简单灵活。
[0013] 所述的通讯模块采用RS232通讯线，实现数据的传输及通讯。
[0014] 所述的DSP模块采用TMS320C543DSP芯片，所述的DSP模块将所得到的插补位移 量转换为脉冲信号送入所述的CPLD中实现插补脉冲量的控制。
[0015] 所述的I/O扩展功能模块包括存储器；所述的存储器包括SRAM和闪存存储器，是 外围存储模块；所述的SRAM存放曲线轮廓误差测量及补偿的控制的系统程序；所述的闪存 存储器存放经曲线轮廓补偿后的误差补偿信息，是外围存储模块，其中存储容量为16GB。
[0016] 所述的D/A转化输出模块包括数模转换器和运放电路，实现由数字量到模拟量的 转化，达到数控机床曲线轮廓控制的要求；所述的数模转换器采用TI公司的32位单通道串 行电压为IOV输入型数模转换器。
[0017] 所述的驱动器包括X轴的电机驱动器、y轴的电机驱动器、z轴的电机驱动器。
[0018] 具体地，所述的X轴的电机驱动器采用6SL3210-5CB08-4AA0的Sinamics V80驱 动器，完成X轴的电机驱动。
[0019] 所述的y轴的电机驱动器采用6SL3210-5CB11-1AA0的Sinamics V80驱动器，完 成y轴的电机驱动。
[0020] 所述的z轴的电机驱动器采用6SL3210-5CB12-0AA0的Sinamics V80驱动器，完 成z轴的电机驱动。
[0021] 所述的电机模块包括X轴伺服电机、y轴伺服电机、Z轴伺服电机，X轴、y轴、Z轴 的运动实现数控机床空间轴的运动。
[0022] 具体地，所述的X轴伺服电机采用1FL4021-0AF21-0AB0的Sinamics V80伺服驱 动电机，实现X轴伺服电机的运动。
[0023] 所述的y轴伺服电机采用1FL4032-0AF21-0AB0的Sinamics V80伺服驱动电机， 实现y
[0024] 轴伺服电机的运动。
[0025] 所述的z轴伺服电机采用1FL4033-0AF21-0AB0的Sinamics V80伺服驱动电机， 实现z轴伺服电机的运动。
[0026] 所述的位置检测模块包括脉冲编码器、旋转变压器及光栅尺；用于精确检测轮廓 误差补偿的误差值及数控机床精确定位。
[0027] 所述的曲线轮廓误差测量及补偿装置包括曲线轮廓误差测量装置、曲线轮廓误差 补偿装置。
[0028] 具体地，所述的曲线轮廓误差测量装置包括曲线轮廓误差测量仪、接口电路、曲线 轮廓误差测量仪固定装置及底盘；所述的曲线轮廓误差测量包括仪传感器、数显装置、键 盘、LCD显示器、具有自动处理功能的微星芯片；用于自动测量曲线轮廓插补误差。
[0029] 所述的曲线轮廓误差补偿装置包括曲线轮廓误差补偿仪、接口电路、曲线轮廓误 差补偿仪的固定装置；所述的曲线轮廓误差补偿仪包括内置具有记忆功能微处理功能的芯 片、传感器、接口电路；用于曲线轮廓误差的自动判断及补偿。
[0030] 本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：
[0031] 1.本发明采用国际通用标准接口及组合式模块化控制系统的结构，包括数控PC 机、曲线轮廓误差测量及补偿的运动控制卡、驱动模块、电机模块及位置检测模块，完成曲 线轮廓误差的自动测量及补偿。
[0032] 2.本发明采用曲线轮廓误差测量及补偿装置内置曲线轮廓误差测量仪和曲线轮 廓误差补偿仪，所述的曲线轮廓误差测量仪具有自动处理功能的微星芯片；具有自动测量 曲线轮廓插补运算能力和自动处理信号的能力；所述的曲线轮廓误差补偿仪内置具有记忆 功能微处理功能的芯片，芯片上烧制曲线轮廓误差补偿程序；可以曲线轮廓误差的自动判 断及补偿，具有自动化控制能力强、轮廓误差补偿能力强的特点。
[0033] 3.本发明采用的曲线轮廓误差测量及补偿的控制系统，具有自动测量和补偿曲线 轮廓误差的能力，效率高、适用性强，能方便使用在空间曲线及平面曲线插补轮廓误差的控 制方面上，在其它的数控控制系统中具有很强的借鉴意义。
[0034] 4.本发明使用曲线轮廓误差测量及补偿的控制系统中仿真器仿真，仿真结果表明 进行曲线轮廓误差补偿后，曲线弓高误差和轮廓误差明显减小，轮廓误差补偿能力明显增 强，误差精度提尚。满足尚速、尚精度，尚效率插补控制的目的。
[0035] 除了以上这些，本发明具有控制效率高及实用性强等特点，提高了数控系统的插 补精度，减少了曲线轮廓误差、降低了成本低，能产生很好的经济和社会效益。
【附图说明】
[0036] 图1为本发明所述的一种曲线轮廓误差测量及补偿的控制系统的结构示意图；
[0037] 图2为本发明所述的曲线轮廓误差测量及补偿电路图；
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