平面玻璃打磨设备控制系统设计

平面玻璃打磨设备控制系统设计
发布时间：2021-06-25T15:26:45.373Z 来源：《当代电力文化》2021年7期作者：许则重1徐杰2李报3
[导读] 实现了平面玻璃打磨设备控制系统的设计
许则重1徐杰2李报3
河南安彩高科股份有限公司河南省安阳市 455000
摘要：实现了平面玻璃打磨设备控制系统的设计，采用两种方案，一种是基于GTS卡与工控机组合的模式，一种是基于GUS 运动控制器模式。

两种模式根据不同的使用场合与需求进行选择。

两种模式下的控制系统均克服了已有磨床功能单一，不能形成自动化生产线的缺点；同时，增加了各种不同的打磨轨迹，减少了单一轨迹造成的磨削纹理和镜面反射的产生；而且，预留操作界面，可供用户加载自己设计的打磨轨迹，是程序的开放性更高，适用场合更广泛。

关键词：平面玻璃；轨迹规划；运动控制；打磨
中图分类号: 文献标识码：A
引言
现有平面玻璃打磨设备功能少，打磨后的玻璃容易发生镜面反射问题。

在已有机械结构的基础上，设计一套减少镜面反射，具有自动、手动和示教多功能的平面玻璃打磨控制系统。

控制设备采用两种方式实现，一是控制卡与工控机结合，二是采用运动控制器。

编程软件采用VS2015和OtoStudio，主要内容包括：分别利用两种方法实现磨床的自动、手动、回零等功能；分别对磨床的路径进行规划，设计不同的打磨轨迹；采用多种打磨轨迹结合的方法，消除由单一轨迹带来的纹路。

1 基于GUS控制器的磨床控制系统软件设计
1.1 控制系统主程序流程
基于GUS控制器的磨床控制系统主要由三个模块构成，包括手动功能，回零功能和自动功能。

手动模块中设计有点位运动模式和Jog运动模式；回零模块设计有X轴回零和Y轴回零，回零方式为正向寻找原点信号；自动模块设计用到插补运动，直线插补和圆弧插补运动，使打磨设备可移动平台完成N型和圆弧型轨迹打磨。

采用GUS控制器中使用的OtoStudio软件实现打磨轨迹，而打磨轨迹采用MATLAB软件进行仿真模拟，计算出轨迹点。

1.2 磨床的手动功能
磨床的手动功能，可设置XY平台的点位运动和JOG运动。

点位运动完成的轨迹是点到点的直线运动，JOG运动可实现连续运动。

在可视化界面上的手动模块上，启动和停止按钮，可实现磨床的手动运行。

1.3 磨床的回零功能
在系统的软件设计中，需要设计回零功能。

磨床启动后，准备开始打磨时，可移动平台回到原点位置，建立统一的坐标系。

如遇到突发状况，打磨时，中途断电后。

再次启动，也需要可移动平台就回到原点。

3 基于GTS控制卡的磨床控制系统软件设计
3.1 控制系统功能
基于GTS控制卡和工控机结合,构成控制系统另一种方案的硬件基础。

在windows平台上采用VS2015的C++进行研发设计。

在此基础上，平面玻璃磨床的控制系统主要的功能有如下几个方面：（1）自动模式：实现磨床的自动运行，可按照预设轨迹，速度等参数运行；（2）手动模式：实现磨床的手动运行，在手动模式下，可以进行磨床的调试，校正等操作；（3）示教模式：录入参数，设置磨床运行轨迹等；（4）设置模式：设置控制器IO端口等外设参数；（5）统计模式：记录日期，检修等信息。

3.2 磨床示教模式
示教模式的主要功能是设置玻璃，磨头，伺服电机速度，主轴速度及XY平台的轨迹等参数，形成文件后保存，作为自动模式的文件被调用。

实现的主要功能包括：（1）玻璃尺寸设置；（2）磨头尺寸设置；（3）XY平台中X、Y平台的移动速度；（4）主轴移动速度；（5）磨床的运动轨迹规划在示教模式中，主要研究XY平台的轨迹规划。

本课题采用直线轨迹和曲线轨迹两种方式结合的规划。

3.2.1 平面直线轨迹
本课题采用 Jog 运动模式与直线插补运动模式规划直线运动。

在Jog模式中，每个轴能够单独设置速率、加减速度、平滑参数等数据，可以单独运动或停止。

启动Jog运动以后，根据设置的加速度加速到匀速持续运转，在运动的时候能够随时随地修改运动参数。

直线插补运动模式中，两个点之间的插补运动与沿着两点之间的直线逼近运动。

Jog 运动，它是基于单个轴的运动模式。

可直接设计移动距离、与移动速度、加速度、减速度等运动参数。

3.3 磨床自动模式
自动模式的主要功能是加载示教模式的文件，让磨床按照示教模式下设置的参数和轨迹自动运行，同时记录磨床工作时间等参数。

实现的主要功能包括：（1）加载记录磨床轨迹等参数的文件；（2）记录磨床运行时间；（3）记录磨头使用时间。

3.4 磨床手动模式
手动模式的主要功能是对磨床的参数进行校正，并且记录矫正后的参数。

实现的主要功能包括：（1）实现磨床XY平台的点动运行，步长和速度可设；（2）实现磨床XY平台的连续运行，速度可设；（3）回零操作；（4）实现磨床XY平台的升降等操作；（5）报警显示及清楚灯操作。

手动模式主要研究磨床 XY 平台的点动，连续以及回零操作。

点位运动下，各轴能够独立运动或停止。

按下前、后、左、右的启动按钮，可移动平台进行前后左右的移动，需要中途停止时，松开按钮即可。

连续运动模式下，设置步长参数，各轴按照相应的步长进行连续运动。

点动和连续运动模式下，速度参数有三种方式，低速，中速和高速。

通过XY平台的点动和连续运行，可以记录平台在X、Y方向的最大运行距离，校正平台的中点位置，偏移位置等。

结语
综上所述，目前工业中常见的打磨办法有机械打磨，手工打磨这两种，手工打磨较为灵敏便利，广泛的实用性，然而劳动力强度较
大，加工效率偏低，品质不太稳定。

而机械打磨较于手工打磨效率高、打磨品质好，劳动力强度又低，同时也可以改善劳动条件等，所以机械打磨设施的应用更为普遍。

但已有的磨床打磨轨迹比较单一，存在精度不高的困境。

同时单一的打磨轨迹使打磨后的玻璃容易发生镜面反射，存在磨削纹理，影响使用。

而且已有的玻璃磨床功能单一，不能完全满足用户对综合性功能的需求。

因此需要设计一套具有多种功能结合，且可以进行轨迹设计的打磨设备的控制系统。

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