六轴联动机器人曲线插补算法及纳米级运动控制系统的制作方法

本发明涉及一种控制系统，尤其涉及一种六轴联动机器人曲线插补算法及纳米级运动控制系统。

背景技术：

数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制系统。数控系统已经可以实现纳米插补与控制技术，并广泛地运用于机器人、智能化加工技术和cad/cam技术，数控系统本身也从封闭转向开放式，并朝着高速、高精度化、网络化、环保化的方向发展。高档数控系统是决定机床装备的性能、功能、可靠性和成本的关键因素。我国的数控系统虽取得了较大发展，但是我国高档数控机床配套的数控系统90％以上的都是国外产品，而国外对我国至今仍进行封锁限制，成为制约我国高档数控机床发展的瓶颈。目前国内较先进的数控技术有华中数控、北京机电院高等公司开发的五轴联动数控系统，可以应用于数控加工中心、数控龙门铣床和数控铣床；广州数控生产的gsk983m系统是中高档数控系统产品，该系统最多可实现5轴4联动，较适合用于铣床和小型加工中心。这些五轴数控系统一般采用3+2模式，具有精度不高、效率低，抗干扰能力差，功能单一的缺陷，而且不能实现6轴5轴的实时联动。因此，可以控制更多轴联动的高档数控系统的开发迫在眉睫。

技术实现要素：

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种六轴联动机器人曲线插补算法及纳米级运动控制系统。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种六轴联动机器人曲线插补算法及纳米级运动控制系统，它包括中央处理器、以太网接口、智能位置控制器；以太网接口通过信号线与中央处理器的输入端相连接；智能位置控制器与中央处理器的输出端相连接；智能位置控制器的输出端通过信号线分别与x轴驱动接口、y轴驱动接口、z轴驱动接口、4轴驱动接口、5轴驱动接口、6轴驱动接口相连接；

中央处理器的输出端还通过信号线分别与i/o接口、手轮接口、主轴控制接口相连接；i/o接口的输出端通过继电器与外部电器相连接；外部电器上设置有用于检测六轴原点位置的位置传感器；主轴控制接口与数控机床的主轴相连接。

控制系统还包括电源接口；中央处理器通过电源接口与外接电源相连接。控制系统还包括usb接口；usb接口通过数据线与中央处理器的输入端相连接。

控制系统通过焊接在100×180mm的四层印制电路板上形成模块化的集成电路控制器。

本发明具有集成度高、操作简单、管理方便的优点，可以实现很高的加工速度及连续微小程序段的高速加工；此外，本发明能真正实现6轴、5轴的实时联动以及全6轴切向弯刀插补，支持rtcp刀尖跟随功能，并且可以实时完成从卡笛尔坐标系到雅克布矩阵的转化。

附图说明

图1为本发明的连接关系结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明包括中央处理器、以太网接口、智能位置控制器；以太网接口通过信号线与中央处理器的输入端相连接；智能位置控制器与中央处 理器的输出端相连接；智能位置控制器的输出端通过信号线分别与x轴驱动接口、y轴驱动接口、z轴驱动接口、4轴驱动接口、5轴驱动接口、6轴驱动接口相连接；

中央处理器的输出端还通过信号线分别与i/o接口、手轮接口、主轴控制接口相连接；i/o接口的输出端通过继电器与外部电器相连接，i/o接口通过继电器控制外部电器的运行开关；外部电器上设置有用于检测六轴原点位置的位置传感器，i/o接口通过传感器可以检测六轴的原点位置、主轴转速、急停和自动对刀功能；手轮接口连接上手轮用于教导式数控机床机械工作原点设定、步进微调与中断插入等动作；主轴控制接口与数控机床的主轴相连接，用于控制数控机床主轴的开关、正反转、主轴转速的自动调节。

控制系统还包括电源接口；中央处理器通过电源接口与外接电源相连接。控制系统还包括usb接口；usb接口通过数据线与中央处理器的输入端相连接。控制系统通过焊接在100×180mm的四层印制电路板上形成完整的集成电路控制器。

中央处理器是整个控制系统的核心构件，采用的是32位微处理器，通过支持现场总线以工业以太网方式进行连接，emc(电磁兼容性)抗干扰能力强，可通过互联网、私有云以及usb连接主机等方式随时升级固件，支持二次开发和算法的升级、补偿。

本发明的工作原理为：由计算机上位机模块通过以太网通讯把国际通用g代码与m代码程序发送给中央处理器进行插补运算，再由中央处理器分别将信号发送给智能位置控制器、i/o接口、主轴控制接口，从而实现对6轴/5轴加工中心、6轴/5轴车削加工中心、5轴齿科加工中心、数控车床、数控铣床、数控等离子、激光雕刻机切割机、3d打印机、机器人等数控设备的控制。

本发明为模块化设计，通过安装在受控设备上直接由计算机控制运行，集成度高、操作简单、管理方便；可以实现很高的加工速度及连续微小程序段的高速加工；此外，本发明能真正实现6轴、5轴的实时联动以及全6轴切向弯刀 插补，支持rtcp刀尖跟随功能，并且可以实时完成从卡笛尔坐标系到雅克布矩阵的转化。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种六轴联动机器人曲线插补算法及纳米级运动控制系统，它包括中央处理器、以太网接口、智能位置控制器；以太网接口通过信号线与中央处理器的输入端相连接；智能位置控制器与中央处理器的输出端相连接；智能位置控制器的输出端通过信号线分别与X轴驱动接口、Y轴驱动接口、Z轴驱动接口、4轴驱动接口、5轴驱动接口、6轴驱动接口相连接；中央处理器的输出端还通过信号线分别与I/O接口、手轮接口、主轴控制接口相连接；I/O接口的输出端通过继电器与外部电器相连接。本发明具有集成度高、操作简单、管理方便的优点，可以实现很高的加工速度及连续微小程序段的高速加工，能真正实现6轴、5轴的实时联动以及全6轴切向弯刀插补。

技术研发人员：刘大鹏
受保护的技术使用者：芜湖微云机器人有限公司
技术研发日：2016.03.21
技术公布日：2017.09.29