2012whhit数控技术-203轨迹控制
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电位计，磁致伸缩传感器，旋转变压器等. ✓ 多总线结构—PC， VME， STP， PCI， 104， MACRO. ✓ 一卡可同时控制8个轴，可扩展到128个轴连动. ✓ 后台PLC可扩展到1024点. ✓ 可独立运行RS-232，422 ✓ 由主机通过接口或总线发送指令 ✓ 在板DPRAM选项 ✓ 在板A/D转换选项 ✓ 32位在板I/O ✓ PWM, DAC 输出模式
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
2.3.1 数控运动轨迹的需求
时实计算各个坐标轴的位移增量的过程叫插补，再输入 数控系统，由伺服系统实现数控机床的坐标运动。
运动轨迹控制主要包含两个方面： 1.插补计算 2.伺服驱动与检测
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
各轴联动的根据是轨迹函数关系，例如直线，圆弧，抛 物线，螺旋线，正弦曲线等。直接计算得出运动轨迹的坐标 值往往要用到乘除法，高次方，无理函数，超越函数，会占 用很多的CPU时间，不能达到数控运动的适时性要求。为了实 时快速控制运动轨迹，需要简化轨迹函数，或者采用简化算 法。往往预先对运动轨迹进行直线和圆弧拟合，拟合后的运 动轨迹仅由直线段和圆弧段所组成，或者，采用递推公式。
2.3.2 多轴运动控制技术
多轴运动控制技术是指同时控制多个坐标轴的联动的技 术。主要应用于多轴联动机床，包括三坐标以上的机床、并 联机床及混联机床等，也可用于机器人等装备上。
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
2.3.2 多轴运动控制技术
当前，常采用开放式数控体系（PC机+控制卡），系统硬件 结构简单，软件易于模块化，有相当好的应用前景。
总线型数控装置
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
2.3.2 多轴运动控制技术
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
2.3.2 多轴运动控制技术
总 线 型 数 控 装 置
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
1.运动控制器
常用的运动控制器主要包括PLC、PC-Based运 动控制卡、专用系统和驱动器集成运动控制。
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
3.多轴运动控制卡 PMAC
PMAC-Programmable Multi-Axis Controller是 可编程多轴运动控制器，也称运动控制计算机。
它主要由MOTOROLA DSP CPU与DELTA TAU 公司开发和特制的用户门列IC组成。
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
2.3.1 数控运动轨迹的需求
运动轨迹控制的应用领域：数控机床刀具轨迹控制，自动 导向小车轨迹控制、机器人运动控制，导弹飞行弹道控制，无 人驾驶飞机航迹控制，无人舰船航线控制，计算机绘图等。
随着现代科学技术的发展，对数控技术提出了新要求，功 能要求高速、高效、高精度、高可靠性，控制系统模块化、智 能化、柔性化和集成化，结构具有开放性。轨迹控制对象是位 置也是运动规律；轨迹运动时间与工艺过程紧密联系；轨迹几 何函数、运动特性、动力特性是有机联系的；对几何、运动的 参数及参数的导数组成的多维空间，需进行误差分析、运动分 析和动力分析。
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
2.3.1 数控运动轨迹的需求
机床数字控制的核心问题，就是如何控制刀具或工件的 运动实现轨迹的几何特性。决定质点空间位置需要三个坐标 ，决定刚体空间位置需要六个坐标。一个运动控制系统可以 控制的坐标的个数称为该运动控制系统的轴数。一个运动控 制系统可以同时控制运动的坐标的个数称为该运动控制系统 可联动的轴数。
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
2)PMAC运动控制器系列
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
3)PMAC的标准配置
➢20MHz Motorola DSP 56001系 列数据信号处理器 ➢8路（数模转换）16位DAC输出 ➢16个码盘通道输入 ➢16个通用I/O ➢I/O扩展端口 ➢越程极限，回原点，伺服放大 器报警，使能标志信号接口 ➢LCD和VFD显示端口 ➢Bus and/or RS-422通信 ➢脱机运行 ➢G-Code 编程（可自定义）
运动控制卡是一种PC-Based的运动控制器，主 要厂商包括Delta TAU (PMAC)、GALIL (DMC)、 Bardor、Trio（英国翠欧）、NI、Advantech、 Adlink、Googol（固高）、雷赛、众为兴、成都步 进、摩信等。PMAC在高端市场表现最好，GALIL 也表现不错。从数量上讲，国内的厂商的出货量更 多，但是主要针对低端市场。
主要功能： 1. 控制伺服轴 2. PLC 3. 数据采集
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1)PMAC运动控制器结构
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
PMAC的开放式结构
✓ 基于PC（它本身也是一台计算机） ✓ 可控制各类电机—步进，交/直流服，线性电机，液压伺服. ✓ 可接受各类反馈—增量绝对码盘，光栅尺，激光干涉仪，
哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
第2章 计算机数控（CNC）系统
2.1 数控技术的功能分析 2.2 自动编程技术 2.3 运动轨迹控制 2.4 现代数控的插补技术 2.5 现代数控技术的体系结构
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
2.3 运动轨迹控制
2.3.1 数控运动轨迹的需求 2.3.2 多轴运动控制技术 2.3.3 刀具运动轨迹的几何模型 2.3.4 CNC系统的硬件结构 2.3.5 CNC系统的软件结构
3ห้องสมุดไป่ตู้
哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
2.3.1 数控运动轨迹的需求
数控加工的目的：加工出符合技术要求的轮廓(曲线、 曲面)。
要自动完成零件的轮廓加工，就要控制机床各部件协调 动作，其中主要的是坐标联动，实现刀具的轨迹运动，形成 运动轨迹。
轨迹运动：形成给定路径的运动。 运动轨迹：在运动过程中，动点位置的集合，即运动路 径。 对数控加工的轨迹控制，要根据工件轮廓曲线和加工方 式确定加工运动过程和状态参数。由于刀具运动是由伺服驱 动的坐标轴联动的结果，所以控制刀具的运动轨迹就变成了 控制坐标轴的运动。
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2.3.1 数控运动轨迹的需求
时实计算各个坐标轴的位移增量的过程叫插补，再输入 数控系统，由伺服系统实现数控机床的坐标运动。
运动轨迹控制主要包含两个方面： 1.插补计算 2.伺服驱动与检测
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各轴联动的根据是轨迹函数关系，例如直线，圆弧，抛 物线，螺旋线，正弦曲线等。直接计算得出运动轨迹的坐标 值往往要用到乘除法，高次方，无理函数，超越函数，会占 用很多的CPU时间，不能达到数控运动的适时性要求。为了实 时快速控制运动轨迹，需要简化轨迹函数，或者采用简化算 法。往往预先对运动轨迹进行直线和圆弧拟合，拟合后的运 动轨迹仅由直线段和圆弧段所组成，或者，采用递推公式。
2.3.2 多轴运动控制技术
多轴运动控制技术是指同时控制多个坐标轴的联动的技 术。主要应用于多轴联动机床，包括三坐标以上的机床、并 联机床及混联机床等，也可用于机器人等装备上。
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
2.3.2 多轴运动控制技术
当前，常采用开放式数控体系（PC机+控制卡），系统硬件 结构简单，软件易于模块化，有相当好的应用前景。
总线型数控装置
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
2.3.2 多轴运动控制技术
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
2.3.2 多轴运动控制技术
总 线 型 数 控 装 置
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
1.运动控制器
常用的运动控制器主要包括PLC、PC-Based运 动控制卡、专用系统和驱动器集成运动控制。
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3.多轴运动控制卡 PMAC
PMAC-Programmable Multi-Axis Controller是 可编程多轴运动控制器，也称运动控制计算机。
它主要由MOTOROLA DSP CPU与DELTA TAU 公司开发和特制的用户门列IC组成。
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
2.3.1 数控运动轨迹的需求
运动轨迹控制的应用领域：数控机床刀具轨迹控制，自动 导向小车轨迹控制、机器人运动控制，导弹飞行弹道控制，无 人驾驶飞机航迹控制，无人舰船航线控制，计算机绘图等。
随着现代科学技术的发展，对数控技术提出了新要求，功 能要求高速、高效、高精度、高可靠性，控制系统模块化、智 能化、柔性化和集成化，结构具有开放性。轨迹控制对象是位 置也是运动规律；轨迹运动时间与工艺过程紧密联系；轨迹几 何函数、运动特性、动力特性是有机联系的；对几何、运动的 参数及参数的导数组成的多维空间，需进行误差分析、运动分 析和动力分析。
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
2.3.1 数控运动轨迹的需求
机床数字控制的核心问题，就是如何控制刀具或工件的 运动实现轨迹的几何特性。决定质点空间位置需要三个坐标 ，决定刚体空间位置需要六个坐标。一个运动控制系统可以 控制的坐标的个数称为该运动控制系统的轴数。一个运动控 制系统可以同时控制运动的坐标的个数称为该运动控制系统 可联动的轴数。
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
2)PMAC运动控制器系列
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
3)PMAC的标准配置
➢20MHz Motorola DSP 56001系 列数据信号处理器 ➢8路（数模转换）16位DAC输出 ➢16个码盘通道输入 ➢16个通用I/O ➢I/O扩展端口 ➢越程极限，回原点，伺服放大 器报警，使能标志信号接口 ➢LCD和VFD显示端口 ➢Bus and/or RS-422通信 ➢脱机运行 ➢G-Code 编程（可自定义）
运动控制卡是一种PC-Based的运动控制器，主 要厂商包括Delta TAU (PMAC)、GALIL (DMC)、 Bardor、Trio（英国翠欧）、NI、Advantech、 Adlink、Googol（固高）、雷赛、众为兴、成都步 进、摩信等。PMAC在高端市场表现最好，GALIL 也表现不错。从数量上讲，国内的厂商的出货量更 多，但是主要针对低端市场。
主要功能： 1. 控制伺服轴 2. PLC 3. 数据采集
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
1)PMAC运动控制器结构
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
PMAC的开放式结构
✓ 基于PC（它本身也是一台计算机） ✓ 可控制各类电机—步进，交/直流服，线性电机，液压伺服. ✓ 可接受各类反馈—增量绝对码盘，光栅尺，激光干涉仪，
哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
第2章 计算机数控（CNC）系统
2.1 数控技术的功能分析 2.2 自动编程技术 2.3 运动轨迹控制 2.4 现代数控的插补技术 2.5 现代数控技术的体系结构
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哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
2.3 运动轨迹控制
2.3.1 数控运动轨迹的需求 2.3.2 多轴运动控制技术 2.3.3 刀具运动轨迹的几何模型 2.3.4 CNC系统的硬件结构 2.3.5 CNC系统的软件结构
3ห้องสมุดไป่ตู้
哈工大 现代数控技术 第2章 计算机数控(CNC)系统
2.3.1 数控运动轨迹的需求
数控加工的目的：加工出符合技术要求的轮廓(曲线、 曲面)。
要自动完成零件的轮廓加工，就要控制机床各部件协调 动作，其中主要的是坐标联动，实现刀具的轨迹运动，形成 运动轨迹。
轨迹运动：形成给定路径的运动。 运动轨迹：在运动过程中，动点位置的集合，即运动路 径。 对数控加工的轨迹控制，要根据工件轮廓曲线和加工方 式确定加工运动过程和状态参数。由于刀具运动是由伺服驱 动的坐标轴联动的结果，所以控制刀具的运动轨迹就变成了 控制坐标轴的运动。