开放式综合数控实验系统概述
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(五)开放式数控系统的发展过程
1.在过去,所谓的开放只是在专有 系统硬件中简单地嵌入PC技术,对 系统的人机界面等非实时控制部分 实现了有限的开放。
2.目前的开放式数控系统,主要以通用 微机为计算平台,以PC上的标准插件形式的 开放式运动控制器为控制核心。伺服控制和 机床逻辑控制均由运动控制器完成。运动控 制器可编程,以运动子程序的方式解释执行 数控程序(G代码等,支持用户扩展),以PLC子 程序的方式实现机床逻辑控制。这类系统的 特点是:硬件板卡的接口符合PC标准,可直 接插在通用计算机中,但数控核心软件仍是 专用的。
开放式综合数控实验系统
机械制造及自动化系
2005. 04. 10
一、开放式综合数控实验系统
系统结构
结构与操作
计
编程、仿真
算
一般插补
机
房
样条、网络
实验
数控系统
伺服系统
开放式数控实验装置
接
数控车床(简易)
管
理
数控铣床
机 口
数控铣床
加工中心(暂没有)
… …
二、开放式“软数控”实验装置
(一)组成
1.工业控制计算机 IPC
3.开放式数控系统的发展方 向就是所谓的“软件数控”,即 数控系统的实现只是一种通用计 算机上的标准应用程序,而不再 是包含有许多插件板的专用硬件 系统。无论是硬件还是软件都将 实现完全开放。
数控系统的开放性示意框图
(六)开放数控系统的发展过程图示
(七)实时开发系统软件RTX
(八) 光纤通讯的SERCOS接口及交流
数字式伺服系统、主轴系统
对开放式数控系统的研究综述
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3. 欧盟o A s 以计划。早在1 8 年n 月,在德国机床厂提出的新型控制 97 器方案的原则为: 可组配、模块化和开放式。199 年1 月,欧洲各国的合 1 0 作计划o A A开始启动,目的是制定一个与制造商无关的开放控制系统结 s C 构。该计划提高了欧洲各国机床和控制系统制造商在世界市场中的竞争 力。O A A S C 计划提高了系统的开放和柔性程度,减少了开发、维护、培训和
SILIC O N
LLE Y . 耳 表 矍
对开放 式数控 系统 的研究综述
苏有能
(长江大学机械工程学院 材料 湖北 荆州 4 4 23 30 )
〔 要 叙 放式明 放式 控系统的 优越性 及其发 状况, 展 介绍美国 以c、日 osE 、 osA 三大 。 本 c 欧盟 以 计划的 形成, 国 指出 内
到9伽/ m n。国内加工中心快速进给大多在3伽/ 耐n左右,个别达到 i 60. / 耐n。在加工精度上,国外卧式加工中心都装有机床精度温度补偿系 统,加工精度比较稳定,而国内尚在研发中。
五、结论
总之,传统的数控系统虽然技术发展的己经很成熟,但是因其局限
由专用性导致的系统封闭为系统自身的扩充、修改、兼容带来了很大 的困难。对侧C技术带来了极大的局限。束缚了 C自身产业的发展。 N C 三、国内外对开放式傲控系狡的研究状况
外数控技术的差距与对比.
【 关键词〕 开放式数控系统 优越性 差距与对比 特点
中图分类号: TPZ 文献标识码: A 文连编号: 1671一7597 (20 8 ) 03210128一01 0
一、开放式橄控系统的姐念及特征
控制器” 的结构. 该计划明确了各层次模块的功能、服务内容及接口 规
范,提出了控制器的分层模型。
数控技术的新发展——开放式数控系统
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四代 数控 ;94年 进 入 第 五 代 数 控 , 特 征 为 微 17 其 处 理器 用 于数 控 ;0世 纪 9 2 0年 代 开 始 后 基 于 P c
的数控 ( C C 开 始得 到迅 速 发 展 。 PN ) 经 过上 述 半 个 世 纪 的发 展 , 控 机 床 已 经 形 数
OS fJ p n a e it d c d. e sau n e eo EC o a a r n r u e T tt sa d d v lpme to h p n CNC s se a o r u o h n ft e o e y tm th me a e s mma —
14 9 6年 在 美 国诞 生 了世 界 上 第 一 台 电 子 计 算 机 。15 9 2年 , 算 机 技 术 应 用 到 了机 床 上 , 计 在 麻 省理 工学 院 ( I ) 生 了第 一 台数 控 机 床 。从 MT诞 此 , 控 机床 的发 展 日新 月 异 , 数 到今 天 已经 历经 了
要表 现 在产 品 的形 状 和 结 构 不 断 复 杂 化 , 工 质 加
两个 阶段 和六 代 l :9 2~17 l 15 J 90年 为 数 控 ( c 阶 N ) 段 , 一 阶段 划 分 为 三 代 , 这 即第 一 代 电子 管 ( 92 15 年 ) 第 二代 晶体 管 (9 9年 ) 第 三 代 小 规 模 集 成 ; 15 ;
Absr c : ed v lp n n e d nc fn me c lc n r ls se a ed s rb d. e c n e ta d t a t Th e eo me ta d tn e yo u r a o to y tm r e c e T o c p n i i h
Rexroth数控系统简介
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IndraMotion MTX将模块化的系 统设计、开放的控制器结构以及 国际标准的接口集成一体,以最
高的动态响应和最高的精度来完 成CNC技术领域的加工任务。
用于钻和铣的固定循环技术可以 高效的执行重复的加工序列。数 据输入的图形提示有助于用户快 速可靠的完成机床设定。
用于车和铣的CNC图形编程引 导程序开发人员快速高效的完成 从作图到零件编程的过程。使用 图形元件,用户可以创建轮廓并 且完成会话式编程。
3D图形仿真允许用户检查零件 程序,并且快速排除程序错误。 预先执行仿真程序进行质量检查 可以明显减小废品率和机床停机 时间。
对话操作区域提供了当前激活的 信息,并且可以直接获取信息记 录簿,发生故障和解决故障的详 细说明与对话信息同步显示。
完整的操作和编程界面
集成的刀具管理界面和NC 数据可视化界面 对话框设置
集成的客户专用画面
使用预编辑的ActiveX控件
编程简单 快速开发零件程序
集成的NC编辑器为您提供一个 便于理解的子程序设计模式。 高亮标记便于识别关键字, ISO66025代码,高级语言元件 和灵活的子程序技术允许您更好 地创建程序,建立便于理解的程 序结构。
参数设定
ering
工具
Op
选项
诊断/维护
PLC编程和启动
可设置的用户界面
使用集成的人机界面设计 工具WinStudio可以设计用 户专用界面,通过这种方 式,系统情况和额外的操 作界面可以简单的集成到 标准用户界面中。
IndraWorks – 面向任务的操作和显示
现场总线设置 伺服驱动单元的参数设置和优化 集成的人机界面设计工具
使用界面编辑组态软件Win Studio可以针对应用,简单集成 在标准画面中。IndraWorks的 设置工具帮助用户设计个性化菜 单,并且集成在应用画面中。
浅谈开放式数控系统在实时操作中的应用
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理, 对于机械产品的性能 、 精度和生产效率就有 了更 高的要 求。 关键 词 : 开 放 式 数控 ; 实时操 作 ; 应用
1 概述 1 . 1 开 放式 数控 系统 的概 念 。开放 式数 控 系统是 数控 系统 的发 展 的 必 然趋 势 , 目前对 于它 的研 究 正处 于一 种研 究 阶段 , 对 于它 的定 义 是 各说纷纭 ,是一种百家争鸣的局面。国际电气电子T程师协会 I E E E 给与它这样的定义 : 开放式数控系统是符合系统规范 , 可以在不同的 供应商提供 的平 台上运行 , 可以与其它应用系统相互兼容 , 且具有一 致的用户交互界面。其实我们可以这样来理解 , 开放式数控系统就是 为用户提供一个平台 , 用户可依据需求 , 在这个平 台上开发出满足需
求的硬件和软件 , 并与这个应用系统相兼容 , 从而形成一个具有商I 生 价比的系统。 1 l 2 开放式数控系统的特点。开放式数控系统从 目前对其的研究上 来看, 其具有以下四个特点: 1 ) 相互操作性。 开放式数控系统为用户提 供 了标准化的通用接 口, 将不同的应用程序模块通过这种标准化通用 接 口运行在平台之上,使得程序之间具有一种能够相互操作的能力 , 相互协调来完成任务。 2 ) 可移槽 陛。 可移植胜是开放式数控系统所具 有 的最大特点。应用系统中的程序模块具有了可移植性, 那么也就解 决了软件共享的问题。不过应用系统要具有可移植 l 生, 那么其设备就 必需具有一种无关 l 生, 这样通过通用接 口的连接就可完成了对系统设 备的控制 , 从而符合用户要求来完成任务。 3 ) 可缩放性。 开放式数控系 统具有可缩放性的特点 , 用户就可依据 自己对功能的需求选择数据系 统, 对于需要 的程序模块可装载添加 , 不需要的功能程序就可将其卸 载, 可避免为了某一功能而选择复杂及功能全的数控系统 , 避免浪费 , 而且复杂的操作系统操作将相对复杂的。 1 - 3 开放式数控系统的模式。1 ) P C嵌入 N C中。目前科技的进步 , 数 控系统趋向于一种开放化的发展趋势 , 对于一些传统 的数控系统制造 商来说 , 就必须对其进行改变来适应社会发展的需求。传统的数控系 统 制造 商将 系 统 中 C N C部 分与 P C机相 结合 ,把 以往 不具 有 实 时控 制 的部分 在 P c机 上来 实现 ,具 有 实 时控 制 的部 分 还在 原 系统 中应 用。 这样将 P C嵌入 N C, 改善了数控系统的许多功能, 如图形显示 、 人 机界面 、 编程等。 2 ) N C嵌入 P C 中。 对于基于 P C机为基础的 C N C制 造商 , 它们所开发的商 } 生 能程序软件将具有这非常好的开放性 , 用户
开放式数控技术
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为了解决封闭性数控系统日益明显的弊端,以适应生产系统进步和发展的要 求,近年来,西方各工业发达国家相继提出了向规范化、标准化的方向发展,采用 开放式体系结构数控系统的问题。著名的有美国l994年提出的下一代控制器 (Next Generation controller NGC)计划,欧洲和日本在20世纪90年代初提出 自动控制系统的开放系统结构(open System Architecture for control Within Automation Systems.OSACA)计划和控制器开放系统环境(open System Environment for control1er,OSEC)计划等。
5.1.2 基于PC的开放式数控系统
1.基于PC的开放式数控系统产生背景 数控系统的设计可采用全新设计和扩展设计两种途径。 全新设计指:从系统体系结构设计着手,独立提出系统设计的技术规范,并依 据独立技术规范进行硬件系统和软件系统的设计。(美国的NCC、OMAC计划及欧 共体的Байду номын сангаасSACA计划,都采用了全新设计的方案。) 总之,开放式数控系统是对封闭式数控系统的巨大挑战,但从它提出后十多年 里,虽然西方各工业发达国家投入了大量的人力和物力,但由于研究开发计划庞大、 所涉及的关系复杂、技术难度大等原因,至今仍没有在市场上占据重要份额。
5.2.2 NC嵌入PC结构的开放式数控系统
“NC嵌入PC结构”的开放式数控系统也可称为“基于运动控制器”的开放式数 控系统。下面将以PMAC运动控制器为代表,阐述“NC嵌入PC结构”的开放式数控 系统的硬件和软件体系结构。
1、PMAC多轴运动控制器 可编程序多轴控制器(Programmable Multi-Axis Controller,PMAC)是美 国Delta Tau公司1990年推出的基于工业PC和Windows操作系统的多轴、多通道开 放式运动控制器,也是目前世界上功能最强的运动控制器之一。 己在机器人、数控机床、造纸和木材加工机械、各种装配线、食品加工机械、 印刷包装等机电一体化设备上得到广泛应用。
开放式数控系统实验指导书
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开放式数控系统实验指导书一、实验目的1.通过本系统使学生了解开放式软数控系统的软硬件构成、特点及软数控功能模块的划分。
2.通过编制数控加工程序,对数控加工过程进行仿真,加深对数控系统基本原理的理解,了解并体会数控装置内部信息流的处理过程。
二、实验内容1.语法检查和译码功能演示。
2.刀具补偿功能演示。
3.加减速处理功能演示。
三、实验设备开放式软数控系统。
四实验原理------开放式软数控系统介绍1.开放始数控系统的特征:国际电气和电子工程师协会IEEE对开放式系统的定义为:An open system provides capabilities that enable properly implemented applications to run on a variety of platforms from multiple vendors,interoperate with other system applications and present a consistent style of interaction with the user.(具有下列特性的系统可称为开放系统:符合系统规范的应用可运行在多个销售商的不同平台上,可与其它系统的应用互操作,并且具有风格统一的用户交互界面。
)什么是开放式数控系统?目前尚未形成统一的定义,但一般认为开放式数控系统应该具有下列特征:(1)可互换性(interchangeability):系统高度模块化,并且这些功能模块具有完全开放的标准接口。
不同厂商的功能模块可相互替代,具有互换性。
(2)可移植性(portability):这是指系统的计算平台无关性,源代码要最大限度地兼容多种计算平台。
(3)可伸缩性(scalability):包括两重的含义:一方面是指一种系统可以运行在不同规模的计算平台上,另一方面是指其规模完全是可定制的,集成商可以根据控制对象(机床)的特性、加工条件或用户的要求,增减系统的功能模块或调节系统参数,实现控制目标。
数控技术第4章计算机数控系统(1)
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位臵控制模块
6、可编程控制器(PLC) 代替传统机床的继电器逻辑控制来实现各种开关 量的控制。 分为两类: 一类是“内装型”PLC,为实现机床的顺序控制 而专门设计制造的。 另一类是“独立型”PLC,它是在技术规范、功 能和参数上均可满足数控机床要求的独立部件。
三、多CPU结构 适合多轴控制、高进给速度、高精度的机床。 紧藕合:相同的操作系统 松藕合:多重操作系统
控制各类轴运动的功能,用能控制的轴数和能同时控制 的轴数来衡量。
准备功能:G指令功能,指定机床的运动方式。 插补功能:包括软件粗插补和硬件精插补。 进给功能:F指令功能。
切削进给速度(mm/min) 同步进给速度(mm/r) 快速进给速度 进给倍率
主轴功能: 指令主轴转速 S指令功能,指定主轴转速(r/min, mm/min)。 转速编码,恒切削速度切削,主轴定向准停 辅助功能: M指令功能,指定主轴的起停转向(M03、M04)、冷却 泵的通和断、刀库的起停等。 刀具功能:T指令,选择刀具。 字符和图形显示功能: 显示程序、参数、补偿量,坐标位臵、故障信息等。 自诊断功能: 故障的诊断,查明故障类型及部位。
4、进给速度处理 编程指令给出的刀具移动速度是在各坐标合成方 向上的速度,进给速度处 理要根据合成速度计算 出各坐标方向的分速度。 此外,还要对机床允许的最低速度和最高速度的 限制进行判别处理,以及用软件对进给速度进行 自动加减速处理。
5、插补计算 插补就是通过插补程序在一条已知曲线的起点和 终点之间进行“数据点的密化”工作。
三. CNC系统的工作过程
基本过程: CNC装臵的工作过程是在硬件的支持下,执行软 件的过程。 通过输入设备输入机床加工零件所需的各种数据 信息,经过译码和运算处理(包括刀补、进给速 度处理、插补),将每个坐标轴的移动分量送到 其相应的驱动电路,经过转换、放大,驱动伺服 电动机,带动坐标轴运动,同时进行实时位臵反 馈控制,使每个坐标轴都能精确移动到指令所要 求的位臵。
基于PC的开放式数控系统
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基于PC的开放式数控系统随着市场全球化的发展,市场对于适合中小批量加工、具有良好柔性和多功能性的制造系统的需求已超过对大型单一功能的制造系统的需求,从而要求制造具有较强的市场应变能力。
这种趋势促成了一个新概念的产生,即模块化、可重构、可扩充的软件与硬件系统,也就是开放式数控系统。
该系统不仅能够快速、经济地适应新的加工需求,而且为制造商提供了将其技术或产品第三方的技术或产品进行集成的可能性。
目前,世界各国都致力于研究开放式CNC系统。
如欧洲的OSACA、美国的OMAC和日本的OSEC。
数控系统的开放性概念出现在20 世纪80 年代末90 年代初,是欧美各国为了适应机床制造业在技术、市场和生产组织结构等多方面的新的变化而提出的。
在关于开放式体系结构的定义,按IEEE 的定义,一个开放式控制系统应提供这样的能力:对于不同的卖主的各种平台上运行的应用都能在系统上完全实现,并且能和其他系统应用进行交互操作,同时具有一致性的用户界面。
因此,开放式系统是指能够在多种不同的平台上运行,可以和其他系统的应用相互操作,并能给用户提供一种一致风格的交互方式的数控系统,也就是在加工机械专用的CNC中引入PC所具有的开放化。
根据这个定义,开放式数控系统是一个模块化的体系结构,既有接口的开放性,又有自身功能的开放性,其应具有以下特征开放性提供标准化环境的基础平台,允许不同功能和不同开发商的软件硬件模块介入。
可互操作性通过提供标准化接口、通信和交互机制,使不同功能模块与标准应用程序接口运行于系统平台之上,并获得平等的相互操作能力,协调工作。
可移植性系统的功能软件与设备无关,即应用统一的数据格式、交互模型、控制机理,使构成系统的各个功能模块可来源于不同的开发商提供的硬件平台之上。
可扩展性系统的功能、模块可以灵活设置,方便修改,既可以增加硬件或软件构成功能更强的系统,也可以裁减其功能以适应低端应用。
可互换性不同功能、不同可靠性的功能模块可以相互替代,而不影响系统的协调运行。
开放式数控技术
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开放式数控机床
思考题
1、什么叫开放式数控系统? 2、数控系统的发展经历了哪几个阶段? 3、开放式数控系统具有哪些基本特点? 4、开放式数控系统的工艺流程? 5、开放式数控系统与传统数控系统的比较。 6、开放式数控系统的研究状况。 7、数控系统的发展趋势。
一、开放式数控系统的定义
根据美国电气与电子工程师协会对开放 式数控系统的定义,开放式系统应该提供这 样一些功能:它们能使应用程序在不同厂商 的各种平台上运行,能支持与其他系统应用 的相互操作,并且具有用户界面的一贯形式。 简单地说,开放式系统应该具有可移植 性、可互操作性和一致性。
如果抛开数控系统的辅助功能,那么一个 零件加工程序在开放式数控系统内部需要经历 输入、译码、刀具补偿、速度控制、插补及伺 服输出等环节,如图所示。
开放式数控系统的工作流程
开放式数控系统中PC机的控制功能
(1)记忆功能。用于存储规定机床动作 的程序以及各种有关机床加工现场的状态信 息。 (2)信息处理功能。对外部输入的各种 有关控制信息进行相应的算术运算和逻辑处 理,以便对执行机构发出相应的动作指令。 (3)内部控制功能。用于保持控制系统 内部功能部件的动作以及各部件之间的协调。 (4)输入/输出功能。用于保持对外联 系和机床控制状态信息的输入/输出及适应 环境。在计算机数控系统中,可以人工或自 动地改变程序,适应环境条件和加工状态的 变化。
通过提供标准化接口通信和交互机制使不同功能模块能够以标准的应用程序接口运行于系统平台之上并获得平等的相互操作能力协调工系统的功能软件与设备无关即应用统一的数据格式交互模型控制机理使构成系统的各功能模块可以来源于不同的开发商并且通过一致的设备接口使各功能模块能够运行于不同供应商提供的硬件平台之上3可扩展性expandability
数控技术实验报告
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数控技术实验报告《数控技术》课程实验报告一、实验目的1. 加深对数控机床的认识。
2. 进一步理解数控机床的原理。
3. 掌握数控加工编程方法。
4. 训练数控机床操作技能。
二、主要内容(一)数控机床基本知识1. 了解实验室的数控机床(1)FTC20数控车床 (2)ZJK7532数控钻铣床 (3)XK8130A数控万能工具铣床(4)MV1818数控龙门加工中心 (5)HJ044五轴联动数控镗铣床2. 典型数控系统应用简介(1) FANUC数控系统—0i 、21i、Power Mate 0(2) 西门子数控系统--- SINUMERIK 840D(3) 华中数控系统--- 华中?型(4) 开放式数控系统3. ZJK7532数控钻铣床的基本操作(1) 系统启动:win98系统--HCNC;虚拟DOS启动:A:\--C:\--CD HCNC--N—Y(2) 机床操作面板:急停、Z轴锁住、机床锁住、方式选择、循环启动(3) 机床运行: ?手动运行 A)返回参考点 B)点动自动运行 A)程序显示 B)图形显示4. 观察与思考(1) 半闭环与全闭环的检测装置有何不同,其优点是什么,(2) 数控机床上限位开关为何要三个触头,(二)数控编程及加工1. 数控程序中常用代码的含义(1)G17G21G0G1G2G3G54G92G90;M02M30M3M4M5M8;S;T(2)G54与G92; M02与M30的区别2. 在Φ80园内以自己的姓氏编程(XY平面)并运行(1) 确定坐标系、计算节点、基点坐标、确定加工路线(2) 机床锁住进行图形显示(3) 经老师确认无误后加工三、实验报告1. 简述实验中见到的数控机床及观后感(1)FTC20数控车床简介:全功能数控车规格型号:FTC-20生产厂家:杭州友佳主要技术参数:1.行程 X 轴行程 175+25 MM Z 轴行程 380 MM2.主轴主轴转速 45-4500 RPM 主轴马达11/15KW 主轴孔锥度 1/20 主轴鼻端 JIS-A2-6 主轴孔径 62 MM 主轴轴承直径 100MM3.进给 X 轴快速位移 24 M/MIN Z 轴快速位移 24 M/MIN4.切削范围鞍架旋径350 MM 床面旋径 560 MM 最大车削直径 350 MM 标准切削直径 250 MM 最大切削长度 343 MM 棒料通孔径 52 MM5.数控系统 FANUC 0I-MATEC 数控系统6.刀塔刀座数目 8T 标准外径刀尺寸 25 MM 内径刀尺寸(最大径)40 MM7尾座尾座心轴行程 90 MM 油压尾座锥度 MT#4 油压尾座直径 65 MM8.夹头油压夹头 89.电机X轴伺服电机 2.5 KW Z轴伺服电机 2.5 KW10.护罩全护罩11.颜色型录标准颜色12.机床机床净重 3550 KGS 占地面积 2530X1535 MM (2)ZJK7532数控钻铣床简介:该机床为华中科技大学与华中数控公司研制,采用华中I型数控系统,符合ISO和我国相应的一些标准。
开放式数控系统的应用实例介绍
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开放式数控系统的应用实例介绍我们对开放式数控系统有了一个全面的了解,下面将介绍一些开放式数控系统的应用实例。
1 PMAC为核心的开放式控制系统应用概述PMAC的开放性使其建立的系统具有高可靠性、灵活性、多功能和高性能价格比,重要的是你可以随心所欲地开发各种控制系统而不必依赖于封闭式体系结构的CNC控制器。
因此,PMAC在世界各个行业得到了应用。
在机床方面,已成功地应用于立式和卧式加工中心、铣床、车床、TURNING CENTERS、磨床、激光切割、电加工机床、冲床、水刀切割和木工机械等,如Viking CE无心外圆磨床、SZ-1000微孔钻床、CMT-830八工位车床、Eagle NC光学镜面加工磨床、机床改造等。
在机器人方面,已应用于自动擦窗机器人、AP机器人、HECTOSPEC光线定位机器人、遥控系统的仿形手臂和近海石油钻塔机器人等。
其它方面应用如电子束平板印刷、高速膜缠绕机、台式注塑机、孕检产品装配线、TITANIC号、注塑机、精密飞行运动仿真器和无纺纺织机等。
在中国,PMAC目前主要应用在机床、机器人、测量、印刷、半导体、食品及通用自动化等方面,如喷涂和弧焊机器人(机械部自动化研究所)、重载机器人6轴虚拟机床(沈阳自动化所)、激光成型/切割、水刀切割机、4/8轴管道焊接机、飞剪设备、等离子/火焰切割机、半导体加工设备等。
随着应用的深入,以PMAC为核心控制器的开放式数控系统将得到更加广泛的应用。
限于篇幅,本讲只介绍开放式数控系统在机床和机器人方面的应用。
2 Eagle NC光学镜面加工磨床Eagle是制造加工大工件的CNC移动式龙门加工中心的厂商。
他们的目标市场是石油化工行业。
为了充分发挥PMAC的功能,Eagle不断尝试新的应用并把它应用到自己的新产品中。
Eagle计划用PMAC开发一种带转动刀具的立式磨削中心,用于光学反射镜表面的硅基层的微米级的精密加工。
这些加工表面的亚微米级加工进给速度将达到12.7mm/h,有些加工面的公称直径是1524mm。
基于固高GE300的开放式数控雕铣系统的研究与开发
![基于固高GE300的开放式数控雕铣系统的研究与开发](https://img.taocdn.com/s3/m/b9986940bb1aa8114431b90d6c85ec3a87c28bcb.png)
基于固高GE300的开放式数控雕铣系统的研究与开发随着科技的不断进步,数控雕铣系统在雕刻行业中扮演着越来越重要的角色。
本文旨在介绍一种。
数控雕铣系统是一种利用计算机控制的机械设备,能够实现对各种材料进行高精度、高效率的雕刻和铣削。
传统的数控雕铣系统通常采用封闭式结构,即硬件和软件都由同一家公司提供,用户无法自由选择和修改系统配置。
而开放式数控雕铣系统则打破了这种约束,用户可以根据自己的需求自由选择硬件和软件组件,并进行自由配置和定制。
本研究选择了固高GE300作为开放式数控雕铣系统的核心控制器。
固高GE300是一种功能强大、稳定可靠的数控系统,具有丰富的硬件接口和强大的运动控制能力。
通过与固高GE300的配合,我们可以实现对数控雕铣系统的全面控制和管理。
在系统软件开发方面,本研究采用了开源的Linux操作系统作为基础平台,并使用C/C++语言进行程序设计。
通过编写驱动程序和相关应用程序,实现对硬件设备的控制和数据交互。
同时,我们还利用开源的数控软件库进行系统功能的扩展和定制。
在系统硬件设计方面,本研究选择了高性能的步进电机作为驱动器,并采用了高精度的传感器进行位置反馈。
通过与固高GE300的通讯接口,实现对电机驱动和位置控制的精确调节。
通过对开放式数控雕铣系统的研究与开发,我们取得了一系列的成果。
首先,我们实现了对不同材料的高精度雕刻和铣削,为用户提供了更多的创作空间。
其次,我们开发了一套简单易用的系统配置和操作界面,使用户能够快速上手和使用系统。
最后,我们还实现了系统的远程控制和监控功能,用户可以通过手机或电脑远程操作数控雕铣系统,提高工作效率。
综上所述,基于固高GE300的开放式数控雕铣系统的研究与开发具有重要的意义。
它不仅为雕刻行业带来了更多的选择和灵活性,还为相关领域的研究和应用提供了技术支持和创新平台。
相信在未来的发展中,开放式数控雕铣系统将会得到更广泛的应用和推广。
运用于超精密加工上的开放式数控系统
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t pa h r DSP。 式 :( )全开放 系统 ,即基 于微机 的数控 系统 ,以微机 作 为平 台 , 1 Ul a t TM 采 用实 时操 作系 统 ,开发 数控 系统 的 各种 功 能,通 过 伺服 卡传 送 与 N n fr 3 0 Na oom 5 a oom 0 、 n fr 2 0相 同 , a o C 3 O P N n t h 5 u L采 用 e 数 据 ,控制坐 标轴 电动机 的运 动 。( )嵌入 系统 , 即 C C P , 2 N + C 的是 美 国 D L A T U 公 司的 P C控制 器 ,而 N n tc l A E T A MA a oe h 0 G 5 eoe c ND X 0 C NC控制 坐标 轴 电动机 的运 动 ,C作 为人 机界 面和 网络通 信 。3 采用 的是 A rt h公 司 U I E 6 0控 制器 。 同其它 开放 式数 控 P () 融合系 统 ,在 C C 的基础 上增 加 P N C主板 ,提 供键 盘操 作 ,提 高 系统 一 样 ,也具 有很 强 的灵活 性 ,提供 了丰富 的支 持软件 。 ( ) 二 国内开 放 式数控 系统 的状 况及 在超 精 密加 工 中的应用 。 人 机界 面功 能 ,如 Se n 8 0 i F n c 1 i i me s4 D 和 a u 2 0 。 二 、超 精密加 工 近年 来 , 国内对 开放 式 数控 系统 的研 究 也在 不断 深入 ,为 数众 多 2 0世纪 6 0年 代为 了适 应核 能 、大规 模集 成 电路 、激光 和 航 的高 校科 研 院所 开发 了 自己的开 放式 数控 系 统。较 典 型 的有华 中 天 等尖 端技术 的需要 而发 展起 来 的精度 极 高 的一种 加 工技 术 。到 理工 大 学的华 中 I 数控 系 统 ,北京 航 空航 天 大学 的 中华 I 数 型 型 8 年代后 ,其 最高加 工 尺寸 精度 已可达 1 0 0纳 米 ( 1纳米 = . 1 控系 统 , 中国科 学 院沈 阳计 算技 术研 究所 的 蓝天 系列 高档 数控 系 0 0 0 微 米 )级 ,表 面粗 糙度 达 1纳 米 ,加 工的最 小 尺寸达 l微米 ,正 统 、西 安交通 大 学 的五轴 五联 动数 控系 统等 。 在 向纳 米级 加工 尺寸 精度 的 目标前 进 。纳 米级 的超 精 密加 工也 称 但 由于 超精 密加 工 的独特 性 ,这 些 数控 系统 都还 不能 直接 用 为纳 米工 艺 ( a otc n lg 。 n n — h oo y) e 于超精 密 加工 。通 常 的系 统采用 的是 P 总 线结构 ,上位机 为工 C 超精 密加 工是 处 于发 展 中的跨 学科 综合 技 术 。超精 密加 工对 控机 , 通过 系 统总 线与 P C通讯 , 可通 过双 口 R M 与 P C MA 也 A MA S 工件 材质 、加 工设 备 、工具 、测量 和环 境等 条件 都 有特殊 的 要求 , 进行 高速 数据 交换 ;控 制器 上有 高速 的 D P处理 加工数 据 :用 高 需 要综合 应用 精密 机械 、精密 测量 、精 密伺 服 系统 、计 算机 控制 精度 的 L D V T测头对 刀 ;通 过 1 的 D C 驱动 主轴 电机和 伺服 6位 A 以及 其他 先进 技术 。超 精 密加 工 的精度 比传 统 的精 密加 工提 高 了 电机 :用 高 分辨 率 、高精 度 的编码 器和 光 栅 实现 系统 的 闭环 双位 个 以上 的数 量级 ,除需要 采用 新 的加工 方 法或 新 的加工 机 理之 置反馈 控制 。控 制 系统 框 图如下 图所 示 。 外 ,对工 件材 质 ,加工 设备 、工 具 、测量 和 环境 条件 等都 有特 殊 的要 求 。工件 材质 必须 极 为细致 均匀 ,并经 适 当处理 以消除 内部 残余 应力 ,保 证高 度 的尺寸 稳 定性 , 防止 加 工后 发 生变形 。这 些 条件 是靠 综合 应用 精密 机械 、精 密测 量 、精 密伺 服 系统和 计 算机 控制等 各种 先进 技术 获得 的 。 三 、开放式 数控 系统 的特 点 目前 的专用 数控 系统 ( 括 软件 和硬 件 ) 基 本 不具 备可移 植 包 , 性 ,都是 为特 定的机 床 或设 备专 门开 发 的 ,从而 使得 其成 本十 分 昂贵 。随 着制造 技 术 的发展 ,要 求整 个制 造 系统 具有 更多 的 开放 性 ,集 成 为~个 具有 更大 柔性 的 系统 。在 九十 年代 初 就出 现 了开 放 式数 控系统 的概 念 ,目前 的开放式 数控 系统 多 以 P C机 为基础 , 配 上各 种控 制卡 。与 以往 的专 用 数控 系统 相 比, 开放 式数 控系 统 般具 有如 下特 点 :一是 格较 低 ,性 能价 格 比极 高; 二是 模块 化 五 、结 束语 的设计 ;三 是丰 富友 好 的人机 界 面; 四足优 良的 开放 性能 ;五 足 可 以预 见 ,开放 式 数控 系统 以其 自身的 优越 性将会 成 为未 来 支 持多种 操作 平 台等 。 先进 数控 系统 的主流 ,在 超精 密加 工 中 的应用 也会 更加 广泛 ,我 四、开放 式数 控系 统在 超精 密D - 中的应 用 nT - 们应 该抓 紧 时间采 取措 施 ,投 入 大量人 力 、财 力进 行研 究开 发 , 开放 式数 控 系统 由于其 1身 的优越 性 , 目前 在 超精 密加 工 中 推动 我 国数控 技术 的发 展 。 9 也得 到 了较广 泛 的应用 。 参考 文献 : ( )国 外 开放 式 数 控 系 统 在超 精 密 加 工 中的 应 用 。 英 国 [] 明 娟 . 谈 数 控 机 床 的 故 障 分 析 与 维 修 【] 职 一 1王 浅 J . R n nu a kP emo公 司在 八 十年 代末开 发 了 Na oom3 0机床 。该机 业 , 01 , 2 1 9 1 0 n fr 0 2 01 :3 —4 床不 仅能 够进 行切 削加 工 ,还可 以用 金 刚石 砂轮 进行 磨 削 ,能加 [] 智, 军, 志颖 . 高数 控机 床 系统 工 作稳 定性 的方 法 【 . 2郑 郭 周 提 J 科 】 工直 径为 3 0 0 mm 的非 球面 金属 反射 镜 。 机床 的控 制 系统采 用 的是 技 资讯 , 1 ,: 2 0 9 0 6 4 美 国 D L AT U 公司 的可编 程 多轴运 动控 制 器 ( MA 。该控 [] 明琳 , ET A P C) 3游 丁旭, 阳.P 神 经 网络 在数 控 系统 故 障诊 断 中应 用【】 潘 B J_ 制器 采用 了先进 的数字信 号 处理 技术 。 机 电技 术 ,0 0 12 —2 2 1 ,:02
开放式数控系统概述
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开放式数控系统概述开放式数控系统概述数控技术是现代制造业中的一项重要技术,它在机床控制、自动化生产以及信息技术中都有着广泛的应用。
随着科技的进步和需求的不断发展,数控技术也在不断地向着开放性、智能化、网络化的方向快速发展。
开放式数控系统作为数控技术的一种最新发展,对于现代制造业的转型升级具有重要的意义。
本文将从开放式数控系统的定义、特点、组成结构、应用以及未来发展等方面进行全面的介绍。
一、开放式数控系统的定义开放式数控系统,也称为开放控制系统,是指可以支持多种硬件与软件组合、接口协议标准化、模块化设计的数控控制系统。
它打破了传统闭式数控系统的局限性,实现了不同品牌、不同类型的设备共用同一控制器。
同时,开放式数控系统还可以方便地进行软件的升级与升级、加入不同的应用模块、进行企业内部和外部数据交互等多种功能。
二、开放式数控系统的特点1. 组件化设计。
开放式数控系统采用组件化的设计理念,将硬件和软件之间的耦合度降到最低,从而实现了优化的功能扩展和维护。
2. 标准化接口协议。
开放式数控系统广泛采用各种国际标准接口协议,实现了不同品牌和不同类型的设备间的互操作性。
3. 多平台支持。
开放式数控系统可以在不同操作系统上运行,如Windows、Linux、Unix等。
4. 灵活、易扩展。
开放式数控系统具有灵活性和易扩展性,可以动态添加、删除和替换控制器的子模块。
5. 通信与数据共享。
开放式数控系统具有良好的网络通信和数据共享能力,可以实现企业内部和外部的数据交互。
三、开放式数控系统的组成结构1. 控制器。
控制器是开放式数控系统的核心部分,它包括计算机、数控软件、运动控制卡、数据采集卡等。
控制器主要负责运动控制、操作系统的管理和调度、与外设的交互等。
2. 人机界面。
人机界面包括显示屏、键盘、鼠标等输入设备,它向用户提供图形化的操作界面和可视化的信息展示。
3. 动力系统。
动力系统主要包括伺服电机、伺服控制器、驱动器及相关传动机构,它可以确保机床的高精度运动控制。
开放式数控系统概述
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开放式数控系统概述1.传统的数控体系存在的问题标准的软件化、开放式操纵器是真正的下一代操纵器。
传统的数控体系采取专用运算机体系,软硬件对用户差不多上封闭的,重要存在以下问题:(1)因为传统数控体系的封闭性,各数控体系临盆厂家的产品软硬件不兼容,使得用户投资安稳性受到威逼,购买成本和产品生命周期内的应用成本高。
同时专用操纵器的软硬件的主流技巧远远地落后于PC的技巧,体系无法“借用”日新月异的PC技巧而进级。
(2)体系功能固定,不克不及充分反应机床制造厂的临盆体会,不具备某些机床或工艺特点须要的机能,用户无法对体系进行从新定义和扩大,也专门难知足最终用户的专门要求。
作为机床临盆厂欲望临盆的数控机床有本身的特点以差别于竞争敌手的产品,以利于在猛烈的市场竞争中占据一席之地,而传统的数控体系是做不到的。
(3)传统数控体系缺乏同一有效和高速的通道与其他操纵设备和收集设备进行互连,信息被锁在“黑匣子”中,每一台设备都成为主动化的“孤岛”,对企业的收集化和信息化成长是一个障碍。
(4)传统数控体系人机界面不灵活,体系的培训和爱护费用昂贵。
专门多厂家花巨资购买高等数控设备,面对几本甚至十几本沉甸甸的技巧材料不知从何下手。
因为缺乏应用和爱护常识,购买的设备不克不及充分发挥其感化。
一旦显现故障,面对“黑匣子” 无从下手,修理费用十分昂贵。
有的设备因为不克不及精确应用乃至于经久处于瘫痪状况,花巨资购买的设备非但不克不及发挥感化反而成了企业的繁重包袱。
在运算机技巧飞速成长的今天,贸易和办公主动化的软硬件体系开放性差不多专门好,假如运算机的任何软硬件出了故障,都能够专门快从市场买到它并加以解决,而这在传统封闭式数控体系中是作不到的。
为克服传统数控体系的缺点,数控体系正朝着开放式数控体系的偏向成长。
今朝其重要情势是基于PC的NC,即在PC的总线上插上具有NC功能的活动操纵卡完成及时性要求高的NC内核功能,或者应用NC与PC通信改良PC的界面和其他功能。
机械电气设备开放式数控系统第2部分:体系结构(摘选)
![机械电气设备开放式数控系统第2部分:体系结构(摘选)](https://img.taocdn.com/s3/m/88474d1d55270722192ef748.png)
2 0 —0 1 0 6 1—6发布
1 范 围 G / 8 5 本 部 分 规 定 了开 放 式 数 控 系统 的基 本 体 系 BT 27 9的
2 0 —40 0 70 .1实 施
模块 , 它是一个独立的功能块 , 具有标准的数据接 口。 个 功 能 组件 可 以 选 配 和连 接 不 同 的功 能模 块 实 现 不 同的
逆 向运 动 分 析 正 向运 动 分 析
模块名 MC C m alSle _ a T be e t e MC Itroae nep l r t
MC R F AO MC R F F J A O
5 6
命令轴运动到指定的绝对 位置
个 指 定 距 离
MC Moe boue — vA slt
2 1 ( )27 00 6 :7
季玉茹等. 辊轮密封系统的综合改造. 润滑与密封,00 5 : 2 2( )
1 — 1 03 05
阙彦等. 台变频器控制两 台参数不同的电动机 . 单 制造技术 与机床 ,0 0 5 :1_ 1 l 2 1 ( ) 19 -2 刘雄清.A 5 — 1型离心压缩机振 动故障分析 与处 理. D 30 4 机 械制 造 ,00 6 :3 8 2 1 ( )8— 5 W1 . — 6 0 94 0
允 许 加许 可证 。 33 功 能组 件 fnt n l o p nn . u coa cm oet i
本部分不对操作系统和通信系统作具体规定 ,凡是采用符 合事实标准 、 同际流行 、 技术成熟的操作系统 和通信 系统 ( 包括
P C的通 信 系统 ) 被 视 为符 合 本 部分 。 都
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任何一个行业,一个市场,都是先来 的有肉 吃,后 来的汤 都没的 喝。。2 2.3.222 2.3.22T uesday , March 22, 2022
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年轻人欠缺经验,但请不要忘记:年 轻是你 最大的 本钱。 不要怕 犯错, 也不要 畏惧挑 战,你 应该坚 持到底 ,在出 人头地 的过程 中努力 再努力 。。14: 43:0214 :43:021 4:433/ 22/2022 2:43:02 PM
2.光纤通讯接口:SERCOS接口由一个主 站(Master,CNC或FMC)和若干个从站 (Slave,伺服、主轴或PLC-IO)组成,各站 之间采用光缆联接,构成环形网,见图。站 间的最大距离为40m,最大从站数为254,通 讯速度最高为16Mbit/s,主站与从站之间可 以传送如下信息:位置、速度和扭矩指令值; 位置、速度和扭矩实际值,伺服和电机参数, 伺服状态和报警,控制方式命令,PLC-IO开 关量信号。
(台湾研华公司)
2.英文WindowsNT4.0操作系统(美国微软公司)
3.实时开发系统软件RTX (美国Venturcom公司)
4.光纤通讯适配器SoftSERCANS接口及开发软件
(德国力士乐公司)
5.光纤通讯的交流数字式伺服系统及主轴系统
(德国力士乐公司)
6.自主开发的Soft-CNC控制软件和PLC程序
数字式伺服系统、主轴系统
1.概述: 数字伺服系统具有高速,高精度和无漂 移等特点,发展非常迅速并且已经在数控机床上获 得广泛应用。但数字通讯协议通常由各伺服系统和 CNC制造厂制定,各厂家产品一般不具备互换性。
为解决互换性问题,1990年由德国主要CNC系统 制造商、伺服系统制造商和研究机构共同发起成立 了SERCOS(SErial Real-time COmmunication Specification)协会,其目的是制定一个CNC系统 与数字伺服系统之间的统一数据交换接口,提供产 品的互换可能性。目前该协议已经被世界上主要 CNC和伺服系统制造商所接受,1995年SERCOS接口 协议被确立为IEC61491国际标准。它也是目前用于 数字伺服和传动数据通信的唯一国际标准。
开放式“软数控”实验装置总体组成(1)
实 验装置总体结构示意图(2)
(三)系统软硬件结构 1.软件结构(1)
系统软件结构(2)
2. 硬件结构
电气结构框图
用户界面
(四)开放式数控系统概念
IEEE(国际电气电子工程师协会)是 这样定义开放式数控系统的:“具有 下列特性的系统可以被称为开放系统: 符合系统规范的应用可以运行在多个 销售商的不同平台上,可以与其它的 系统应用互操作,并且具有一致风格 的用户交互界面。”
数据采样直线插补
数据采样圆弧插补
(五)B样条曲线插补
(六)插补在铣床仿真中的应用
(七)插补在车床仿真中的应用
(八)计算机软数控装置实验(B刀补仿真)
四、建设效果的评价
本实验系统具有可扩展、可添加、可组合的开放性, 能够适应数控基础实验和发展中新的数控技术实验。本 实验系统可以作为现代制造系统及自动化方面多门相关 课程实验的基础实验设备和技术平台(CAD/CAM、数控 刀具、计算机控制的自动化系统、数控加工工艺、UG编 程、模具加工、计算机在机械制造上的应用、智能加工 程等课程)。本教学实验能满足“数控技术”教学计划 和教学实验大纲的要求,对实验设备和装置缺乏是很大 的补充,使演示实验变成学生人人动手的主动实验,从 而启发学生的创新能力。不但完善了已开出的实验,而 且开出了综合性、设计性和创新性新实验。
3.开放式数控系统的发展方 向就是所谓的“软件数控”,即 数控系统的实现只是一种通用计 算机上的标准应用程序,而不再 是包含有许多插件板的专用硬件 系统。无论是硬件还是软件都将 实现完全开放。
数控系统的开放性示意框图
(六)开放数控系统的发展过程图示
(七)实时开发系统软件RTX
(八) 光纤通讯的SERCOS接口及交流
3.SERCOS环示意图
三、实验
(一)网络实验系统
实验室 浏览器
工大 校园
网
实验室 服务器
研究室 浏览器
个人机算机 浏览器
数控车床
数控铣床
加工中心 开放式数 控机床
(二)逐点比较法插补
逐点比较法直线插补
逐点比较法圆弧插补
(三)数字积分法插补
数字积分法直线插补
数字积分法圆弧插补
(四) 数据采样插补
通俗地说开放式数控系统应该基于 通用PC平台,充分利用PC机硬件发展 迅速,软件资源丰富的优势。
(五)开放式数控系统的发展过程
1.在过去,所谓的开放只是在专有 系统硬件中简单地嵌入PC技术,对 系统的人机界面等非实时控制部分 实现了有限的开放。
2.目前的开放式数控系统,主要以通用 微机为计算平台,以PC上的标准插件形式的 开放式运动控制器为控制核心。伺服控制和 机床逻辑控制均由运动控制器完成。运动控 制器可编程,以运动子程序的方式解释执行 数控程序(G代码等,支持用户扩展),以PLC子 程序的方式实现机床逻辑控制。这类系统的 特点是:硬件板卡的接口符合PC标准,可直 接插在通用计算机中,但数控核心软件仍是 专用的。
开放式综合数控实验系统
机械制造及自动化系
2005. 04. 10
一、开放式综合数控实验系统
系统结构
结构与操作
计
编程、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ真
算
一般插补
机
房
样条、网络
实验
数控系统
伺服系统
开放式数控实验装置
接
数控车床(简易)
管
理
数控铣床
机 口
数控铣床
加工中心(暂没有)
… …
二、开放式“软数控”实验装置
(一)组成
1.工业控制计算机 IPC
特点为: 1、实践性强 本实验自始至终都是学生亲自动手,
在计算机上仿真实际的“数控机床的数控系统”, 进行操作、编程及仿真刀具运动轨迹。然后将程 序由计算机网络传送到数控机床或开放式综合数 控实验系统上进行实际加工。 2、综合性强 本实验系统可以进行多种实验项 目:数控车床操作、编程和加工实验;数控铣床 操作、编程和加工实验以及插补原理实验等等。 3、本实验具有可扩展、可开发性。“开放式综合 数控实验系统”可以增添NC指令和数控功能。当 前商品化的数控机床不能作到这些。 4、该实验系统中的多个实验达到了国内同类实验 的先进水平。