本發(fā)明涉及一種三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，具體涉及一種三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

運(yùn)動(dòng)控制器是通過(guò)對(duì)以電機(jī)驅(qū)動(dòng)的目標(biāo)裝置或設(shè)備(如：三坐標(biāo)測(cè)量機(jī))進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，使其按照預(yù)期的作業(yè)軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的控制裝置。它是電子、機(jī)械制造業(yè)的核心技術(shù)裝備。從與主控計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信方式來(lái)分，目前運(yùn)動(dòng)控制器主要分為兩類：一是基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)并行總線(如pci、isa總線)的運(yùn)動(dòng)控制器，二是基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)串行總線(如usb、rs-232、ethernet等)的運(yùn)動(dòng)控制器。前者通常做成運(yùn)動(dòng)控制卡，通過(guò)“金手指”(即內(nèi)存條的金黃色導(dǎo)電觸片，電腦硬件，如：內(nèi)存條上與內(nèi)存插槽之間、顯卡與顯卡插槽等)與主控計(jì)算機(jī)的主板擴(kuò)展槽物理連接，并與主控計(jì)算機(jī)共電源。后者通常做成獨(dú)立控制器，通過(guò)“串行通信電纜”與主控計(jì)算機(jī)連接，由于它在結(jié)構(gòu)上與主控計(jì)算機(jī)完全脫離，所以又稱獨(dú)立式運(yùn)動(dòng)控制器。實(shí)踐表明，基于并行總線的運(yùn)動(dòng)控制器存在以下不足：(1)運(yùn)動(dòng)控制卡不能脫離主控計(jì)算機(jī)的主板，易受電磁輻射干擾；(2)運(yùn)動(dòng)控制卡與主控計(jì)算機(jī)共電源，易產(chǎn)生電源耦合，特別是影響模擬控制(dac)輸出的控制精度；(3)運(yùn)動(dòng)控制卡通過(guò)“金手指”與主控計(jì)算機(jī)并行總線作機(jī)械接觸連接，易產(chǎn)生接觸不良，使控制系統(tǒng)不穩(wěn)定；(4)運(yùn)動(dòng)控制卡(或主控計(jì)算機(jī))與伺服驅(qū)動(dòng)器之間需要相對(duì)較長(zhǎng)的電纜連接，易受環(huán)境影響，并存在丟失脈沖，各軸運(yùn)動(dòng)定位不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。上述不足已引起世界各大運(yùn)動(dòng)控制器廠商的廣泛關(guān)注。

控制三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制器通常是采用并行總線的運(yùn)動(dòng)控制卡，并采用開環(huán)方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，這種方式只是從pc機(jī)到運(yùn)動(dòng)控制卡的單向傳輸，并不能將三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的信息反饋給運(yùn)動(dòng)控制卡，再到主控計(jì)算機(jī)，從而主控計(jì)算機(jī)就不能通過(guò)控制該運(yùn)動(dòng)控制卡來(lái)調(diào)整三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的位置，就容易存在丟失脈沖、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)各軸運(yùn)動(dòng)定位不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。

而基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)串行總線的運(yùn)動(dòng)控制器，usb總線因其具有著即插即用、支持熱插拔、性價(jià)比高、可擴(kuò)展多達(dá)127個(gè)被控設(shè)備等諸多isa和pci總線所不及的優(yōu)點(diǎn)而得以迅速發(fā)展。

二十世紀(jì)九十年代以來(lái)，數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入了基于pc的第六代數(shù)控技術(shù)階段，特別是“pc+運(yùn)動(dòng)控制器”的開放式數(shù)控技術(shù)已成為當(dāng)今主要方向。而基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線的開放式運(yùn)動(dòng)控制器仍然是市場(chǎng)發(fā)展的主流。因此，研制一種基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線的開放式運(yùn)動(dòng)控制器是很有必要的。

中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)cn106444535a公開了一種運(yùn)動(dòng)控制器及控制方法,具體地，涉及一種運(yùn)動(dòng)控制器及控制方法，包括運(yùn)動(dòng)控制器本體、1-8個(gè)擴(kuò)展模塊和擴(kuò)展連線，所述的擴(kuò)展連線包括數(shù)據(jù)讀寫連線、數(shù)據(jù)傳遞連線和使能連線，數(shù)據(jù)讀寫連線一方面連接至運(yùn)動(dòng)控制器本體，另一方面分別連接至各個(gè)擴(kuò)展模塊；數(shù)據(jù)傳遞連線包括數(shù)據(jù)0-數(shù)據(jù)7傳遞連線，數(shù)據(jù)傳遞連線為雙向信號(hào)線，一方面連接至運(yùn)動(dòng)控制器本體，另一方面分別連接至各個(gè)擴(kuò)展模塊；使能連線用于串聯(lián)運(yùn)動(dòng)控制器本體和各個(gè)擴(kuò)展模塊。該發(fā)明是采用基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)并行總線的運(yùn)動(dòng)控制器，由于運(yùn)動(dòng)控制器本身所帶得資源有限，使外接模塊與運(yùn)動(dòng)控制器匹配性不好、價(jià)格昂貴、系統(tǒng)復(fù)雜不穩(wěn)定等問(wèn)題。同時(shí)，在很多的應(yīng)用場(chǎng)合還需要借助一些額外的模塊才能完成系統(tǒng)的應(yīng)用。

中國(guó)實(shí)用新型專利申請(qǐng)cn201955650u公開了一種三坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制器，涉及單片機(jī)及電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別是一種簡(jiǎn)易定位控制的三坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制器。包括控制盒、電路板、人機(jī)操作界面、手搖脈沖發(fā)生器mpg和控制電路，人機(jī)操作界面具有l(wèi)ed顯示屏和控制按鍵，人機(jī)操作界面和手搖脈沖發(fā)生器mpg設(shè)置在控制盒上，電路板安裝在控制盒內(nèi)，控制電路裝配在電路板上，控制電路包括單片機(jī)、輸入信號(hào)電路部分、輸出信號(hào)電路部分、手搖脈沖發(fā)生器mpg控制電路部分、led顯示及按鍵電路部分和串行通訊接口電路部分，各部分均為獨(dú)立的功能模塊，單片機(jī)電路與其它各部分功能電路模塊之間通過(guò)系統(tǒng)總線相連。該實(shí)用新型是采用基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)并行總線的運(yùn)動(dòng)控制器，只能實(shí)現(xiàn)極少數(shù)的運(yùn)動(dòng)控制功能，在自行運(yùn)動(dòng)功能中缺乏圓弧插補(bǔ)的定位，無(wú)法達(dá)到運(yùn)動(dòng)軌跡控制準(zhǔn)確要求。

中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)cn106502143a公開了一種基于計(jì)算機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制卡的構(gòu)建平臺(tái)系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)及與計(jì)算機(jī)通過(guò)isa總線電連接的運(yùn)動(dòng)控制卡，及與運(yùn)動(dòng)控制卡電連接的執(zhí)行單元；所述運(yùn)動(dòng)控制卡包括總線接口電路，及與總線接口電路電連接的通信接口電路，及與通信接口電路電連接的dsp，及與dsp電連接的編碼器信號(hào)處理電路和脈沖發(fā)生器；所述執(zhí)行單元包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)器，及與驅(qū)動(dòng)器電連接的電機(jī)。該發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低廉，能夠針對(duì)多軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等高性能控制系統(tǒng)的需求。但是由于是采用基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)并行總線(如pci、isa總線)的運(yùn)動(dòng)控制卡，運(yùn)動(dòng)控制卡不能脫離主控計(jì)算機(jī)主板，易受電磁輻射干擾；運(yùn)動(dòng)控制卡與主控計(jì)算機(jī)共電源，易產(chǎn)生電源耦合，特別是影響模擬控制(dac)輸出的控制精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之一，在于提供一種三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，是采用一種基于usb通信的閉環(huán)式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)控制三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，不僅有著即插即用、支持熱插拔、性價(jià)比高，而且還具有可擴(kuò)展多達(dá)127個(gè)被控設(shè)備等諸多isa和pci總線所不及的優(yōu)點(diǎn)，解決了三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)采用開環(huán)運(yùn)動(dòng)控制存在丟失脈沖、各軸運(yùn)動(dòng)定位不準(zhǔn)確的現(xiàn)象；采用“pc+運(yùn)動(dòng)控制器”的閉環(huán)式數(shù)控系統(tǒng)，不僅具有信息處理能力強(qiáng)、開放程度高、運(yùn)動(dòng)軌跡控制準(zhǔn)確、通用性好等的特點(diǎn)，而且還從很大程度上提高了現(xiàn)有加工制造的精度、柔性和應(yīng)付市場(chǎng)需求的能力。

本發(fā)明的問(wèn)題之一，是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括pc機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、脈沖轉(zhuǎn)換器、x軸伺服驅(qū)動(dòng)器、y軸伺服驅(qū)動(dòng)器、z軸伺服驅(qū)動(dòng)器、x軸伺服電機(jī)、y軸伺服電機(jī)、z軸伺服電機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、傳感器、低速光電耦合器及高速光電耦合器，所述運(yùn)動(dòng)控制器分別與pc機(jī)、脈沖轉(zhuǎn)換器、低速光電耦合器及高速光電耦合器連接，所述脈沖轉(zhuǎn)換器分別與x軸伺服驅(qū)動(dòng)器、y軸伺服驅(qū)動(dòng)器及z軸伺服驅(qū)動(dòng)器連接，所述x軸伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)x軸伺服電機(jī)連接至三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，所述y軸伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)y軸伺服電機(jī)連接至三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，所述z軸伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)z軸伺服電機(jī)連接至三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，所述傳感器分別與x軸伺服電機(jī)、y軸伺服電機(jī)、z軸伺服電機(jī)、低速光電耦合器及高速光電耦合器連接。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)還包括驅(qū)動(dòng)狀態(tài)輸出電路及狀態(tài)指示燈，所述狀態(tài)指示燈通過(guò)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)輸出電路連接至運(yùn)動(dòng)控制器。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)動(dòng)控制器的型號(hào)為apax-5580。

進(jìn)一步地，所述脈沖轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為sa1400。

進(jìn)一步地，所述傳感器為光柵尺或編碼器。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之二，在于提供一種三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制方法，是采用一種基于usb通信的閉環(huán)式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)控制三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，不僅有著即插即用、支持熱插拔、性價(jià)比高，而且還具有可擴(kuò)展多達(dá)127個(gè)被控設(shè)備等諸多isa和pci總線所不及的優(yōu)點(diǎn)，解決了三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)采用開環(huán)運(yùn)動(dòng)控制存在丟失脈沖、各軸運(yùn)動(dòng)定位不準(zhǔn)確的現(xiàn)象；采用“pc+運(yùn)動(dòng)控制器”的閉環(huán)式數(shù)控系統(tǒng)，不僅具有信息處理能力強(qiáng)、開放程度高、運(yùn)動(dòng)軌跡控制準(zhǔn)確、通用性好等的特點(diǎn)，而且還從很大程度上提高了現(xiàn)有加工制造的精度、柔性和應(yīng)付市場(chǎng)需求的能力。

本發(fā)明的問(wèn)題之二，是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制方法，所述運(yùn)動(dòng)控制方法需提供如權(quán)利要求1所述的一種三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，所述運(yùn)動(dòng)控制方法具體包括如下步驟：

步驟1、所述pc機(jī)通過(guò)串行總線與運(yùn)動(dòng)控制器連接進(jìn)行通信，所述pc機(jī)發(fā)送控制指令給運(yùn)動(dòng)控制器；

步驟2、所述運(yùn)動(dòng)控制器接收到該控制指令后，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)和方向脈沖信號(hào)發(fā)送給所述脈沖轉(zhuǎn)換器；

步驟3、所述脈沖轉(zhuǎn)換器接收到驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)和方向脈沖信號(hào)后，將其轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)數(shù)字信號(hào)，并發(fā)送給對(duì)應(yīng)的x軸伺服驅(qū)動(dòng)器、y軸伺服驅(qū)動(dòng)器、z軸伺服驅(qū)動(dòng)器；

步驟4、所述x軸伺服驅(qū)動(dòng)器、y軸伺服驅(qū)動(dòng)器、z軸伺服驅(qū)動(dòng)器接收到驅(qū)動(dòng)數(shù)字信號(hào)后，分別驅(qū)動(dòng)x軸伺服電機(jī)、y軸伺服電機(jī)、z軸伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，完成相應(yīng)的機(jī)械動(dòng)作，從而帶動(dòng)所述三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)三個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)；

步驟5、所述傳感器采集x軸伺服電機(jī)、y軸伺服電機(jī)、z軸伺服電機(jī)的通用輸出信號(hào)和外部反饋信號(hào)，并發(fā)送給低速光電耦合器和高速光電耦合器；

步驟6、所述低速光電耦合器接收通用輸出信號(hào)，并進(jìn)行濾波后發(fā)送給運(yùn)動(dòng)控制器；所述高速光電耦合器接收外部反饋信號(hào)，并進(jìn)行電氣隔離后發(fā)送給運(yùn)動(dòng)控制器

步驟7、所述運(yùn)動(dòng)控制器通過(guò)通用輸出信號(hào)和外部反饋信號(hào)將三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)反饋給pc機(jī)，以便pc機(jī)進(jìn)行調(diào)度。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)動(dòng)控制器輸出脈沖有兩種模式：定長(zhǎng)脈沖輸出模式和連續(xù)脈沖輸出模式，通過(guò)設(shè)置運(yùn)動(dòng)控制器中的寄存器來(lái)選擇相應(yīng)的脈沖輸出模式。

進(jìn)一步地，所述pc機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制器之間的通訊方式是通過(guò)usb總線進(jìn)行usb通訊。

進(jìn)一步地，所述通用輸出信號(hào)包括限位開關(guān)信號(hào)、到位信號(hào)、服警信號(hào)和緊急開關(guān)信號(hào)，所述外部反饋信號(hào)包括故障信號(hào)、電機(jī)運(yùn)行參數(shù)信號(hào)和環(huán)境溫度信號(hào)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)和方向脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)完成相應(yīng)的機(jī)械運(yùn)作，通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器將三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)反饋給pc機(jī)，這樣便于pc機(jī)進(jìn)行調(diào)度，并且完成pc機(jī)下達(dá)的動(dòng)作命令；

(2)運(yùn)動(dòng)控制器與傳感器之間用光電耦合器(低速光電耦合器和高速光電耦合器)進(jìn)行電氣隔離，以提高抗干擾能力，低速光電耦合器用于接收通用輸出信號(hào)，能起到濾波和延時(shí)的作用，使控制器工作穩(wěn)定。同時(shí)，高速光電耦合器用于接收反饋的外部反饋信號(hào)，并進(jìn)行電氣隔離；

(3)運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)和方向脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)數(shù)字信號(hào)，控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，將外部反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)高速光電耦合器后輸入給運(yùn)動(dòng)控制器，將通用輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)低速光電耦合器后輸入給運(yùn)動(dòng)控制器的通用輸入端口。這樣不僅非常有效排除了外部電磁干攏(emi)，提高了雙向傳輸信號(hào)質(zhì)量，且也提高信號(hào)長(zhǎng)距離抗干擾能力；

(4)usb實(shí)現(xiàn)pc機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制器通信，通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器將三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)反饋給pc機(jī)，以便于pc機(jī)控制，同時(shí)pc機(jī)控制信號(hào)通過(guò)usb總線傳輸給運(yùn)動(dòng)控制器。pc機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制器之間還采用單片機(jī)進(jìn)行usb通訊，由于單片機(jī)內(nèi)部配備強(qiáng)大的功能模塊大大簡(jiǎn)化了usb技術(shù)的開發(fā)，利用usb全速傳輸，保證了較高的數(shù)據(jù)傳輸率，同時(shí)無(wú)需外加單獨(dú)的usb電源，且a/d轉(zhuǎn)換器、定時(shí)器、usb控制器等器件互相獨(dú)立工作，對(duì)于提高控制器集成度有明顯的優(yōu)勢(shì)。

附圖說(shuō)明

下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明一種三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一種三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制方法的執(zhí)行流程圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明的一種三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括pc機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、脈沖轉(zhuǎn)換器、x軸伺服驅(qū)動(dòng)器、y軸伺服驅(qū)動(dòng)器、z軸伺服驅(qū)動(dòng)器、x軸伺服電機(jī)、y軸伺服電機(jī)、z軸伺服電機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、傳感器、低速光電耦合器及高速光電耦合器，所述傳感器為光柵尺或編碼器；

所述運(yùn)動(dòng)控制器分別與pc機(jī)、脈沖轉(zhuǎn)換器、低速光電耦合器及高速光電耦合器連接，所述脈沖轉(zhuǎn)換器分別與x軸伺服驅(qū)動(dòng)器、y軸伺服驅(qū)動(dòng)器及z軸伺服驅(qū)動(dòng)器連接，所述x軸伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)x軸伺服電機(jī)連接至三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，所述y軸伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)y軸伺服電機(jī)連接至三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，所述z軸伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)z軸伺服電機(jī)連接至三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，所述傳感器分別與x軸伺服電機(jī)、y軸伺服電機(jī)、z軸伺服電機(jī)、低速光電耦合器及高速光電耦合器連接；整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成了閉環(huán)控制系統(tǒng)。

所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)還包括驅(qū)動(dòng)狀態(tài)輸出電路及狀態(tài)指示燈，所述狀態(tài)指示燈通過(guò)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)輸出電路連接至運(yùn)動(dòng)控制器；通過(guò)在pc機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制器之間采用單片機(jī)進(jìn)行usb通訊，可以大大簡(jiǎn)化了usb技術(shù)的開發(fā)，利用usb全速傳輸，保證了較高的數(shù)據(jù)傳輸率，同時(shí)無(wú)需外加單獨(dú)的usb電源，且a/d轉(zhuǎn)換器、定時(shí)器、usb控制器等器件互相獨(dú)立工作，對(duì)于提高控制器集成度有明顯的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)在運(yùn)動(dòng)控制器接入驅(qū)動(dòng)狀態(tài)輸出電路，單片機(jī)接入狀態(tài)指示燈，可以實(shí)現(xiàn)反饋信號(hào)的狀態(tài)顯示及添加外部的控制按鈕。

所述運(yùn)動(dòng)控制器采用的是研華科技型號(hào)為apax-5580的可編程自動(dòng)化控制器，配備了兩個(gè)千兆lan控制器，控制器芯片在這種型號(hào)中都使用了完全兼容的intel1xi218和1xi210以太網(wǎng)，控制器具有ieee802.3u10/100base-tcsma/cd標(biāo)準(zhǔn)和ieee802.3ab規(guī)范，用于1000mbps以太網(wǎng)。以太網(wǎng)端口提供標(biāo)準(zhǔn)rj-45插孔板和led指示燈，以顯示其鏈路(綠色led)和活動(dòng)(黃色led)狀態(tài)。該控制器可以同時(shí)控制5個(gè)軸，實(shí)現(xiàn)多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，研華apax-5580控制器還配有專用的codesysplccontrol軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制的開發(fā)。codesysplccontrol為plc編程提供了一種簡(jiǎn)便的方法，可以自由地處理功能強(qiáng)大的iec語(yǔ)言。編輯器和調(diào)試功能的使用則基于先進(jìn)編程語(yǔ)言和已驗(yàn)證的程序開發(fā)環(huán)境。在本發(fā)明中研華apax-5580控制器控制3臺(tái)伺服電機(jī)分別完成三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的x軸運(yùn)動(dòng)、y軸運(yùn)動(dòng)和z軸運(yùn)動(dòng)。而x軸、y軸、z軸各有4個(gè)開關(guān)輸入信號(hào)，即左(上)、右(下)，極限位置(mltp、lmtm)，原點(diǎn)(home)位置和工作位置(ino、ini)。

所述脈沖轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為sa1400。

所述運(yùn)動(dòng)控制器與所述傳感器之間用光電耦合器進(jìn)行電氣隔離，以提高抗干擾能力，使運(yùn)動(dòng)控制器工作穩(wěn)定。運(yùn)動(dòng)控制器分別接入低速光電耦合器、高速光電耦合器實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)的采集，低速光電耦合器，使用shpar公司pc357芯片，用于接收通用輸出信號(hào)，包括限位開關(guān)信號(hào)(lmt+/lmt一)，到位信號(hào)(inpos)、服警信號(hào)(alarm)和緊急開關(guān)信號(hào)(emgn)，能起到濾波和延時(shí)的作用；高速光電耦合器，使用agl公司hcpl-2630芯片，用于接收反饋的編碼器、光柵尺信號(hào)，并進(jìn)行電氣隔離，其最大通過(guò)頻率可達(dá)10mhz。

請(qǐng)參閱圖2所示，本發(fā)明的一種三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制方法，所述運(yùn)動(dòng)控制方法需提供上述的一種三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，所述運(yùn)動(dòng)控制方法具體包括如下步驟：

步驟1、所述pc機(jī)通過(guò)串行總線與運(yùn)動(dòng)控制器連接進(jìn)行通信，所述pc機(jī)發(fā)送控制指令給運(yùn)動(dòng)控制器；

步驟2、所述運(yùn)動(dòng)控制器接收到該控制指令后，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)和方向脈沖信號(hào)發(fā)送給所述脈沖轉(zhuǎn)換器；

步驟3、所述脈沖轉(zhuǎn)換器接收到驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)和方向脈沖信號(hào)后，將其轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)數(shù)字信號(hào)，并發(fā)送給對(duì)應(yīng)的x軸伺服驅(qū)動(dòng)器、y軸伺服驅(qū)動(dòng)器、z軸伺服驅(qū)動(dòng)器；

步驟4、所述x軸伺服驅(qū)動(dòng)器、y軸伺服驅(qū)動(dòng)器、z軸伺服驅(qū)動(dòng)器接收到驅(qū)動(dòng)數(shù)字信號(hào)后，分別驅(qū)動(dòng)x軸伺服電機(jī)、y軸伺服電機(jī)、z軸伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，完成相應(yīng)的機(jī)械動(dòng)作，從而帶動(dòng)所述三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)三個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)；

步驟5、所述傳感器采集x軸伺服電機(jī)、y軸伺服電機(jī)、z軸伺服電機(jī)的通用輸出信號(hào)和外部反饋信號(hào)，并發(fā)送給低速光電耦合器和高速光電耦合器；

步驟6、所述低速光電耦合器接收通用輸出信號(hào)，所述通用輸出信號(hào)包括限位開關(guān)信號(hào)、到位信號(hào)、服警信號(hào)和緊急開關(guān)信號(hào)，并進(jìn)行濾波后發(fā)送給運(yùn)動(dòng)控制器；所述高速光電耦合器接收外部反饋信號(hào)，并進(jìn)行電氣隔離后發(fā)送給運(yùn)動(dòng)控制器，所述外部反饋信號(hào)包括故障信號(hào)和電機(jī)運(yùn)行參數(shù)信號(hào)，故障信號(hào)是電機(jī)狀態(tài)信號(hào)，由熱繼電器(或其它保護(hù)裝置)的輔點(diǎn)提供，這些保護(hù)裝置因電機(jī)故障而動(dòng)作時(shí)，它就發(fā)出故障信號(hào)；電機(jī)運(yùn)行參數(shù)信號(hào)是電機(jī)運(yùn)行的環(huán)境信號(hào)，如運(yùn)行的電流、溫度、振動(dòng)、速度、潤(rùn)滑油、液位等，這些都是經(jīng)過(guò)變送器轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸入給運(yùn)動(dòng)控制器中的plc等；

步驟7、所述運(yùn)動(dòng)控制器通過(guò)通用輸出信號(hào)和外部反饋信號(hào)將三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)反饋給pc機(jī)，以便pc機(jī)進(jìn)行調(diào)度。

所述運(yùn)動(dòng)控制器輸出脈沖有兩種模式：定長(zhǎng)脈沖輸出模式和連續(xù)脈沖輸出模式，通過(guò)設(shè)置控制器中的寄存器來(lái)選擇相應(yīng)的脈沖輸出模式。

所述pc機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制器之間的通訊方式是通過(guò)usb總線進(jìn)行usb通訊，usb實(shí)現(xiàn)pc機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制器通信，將運(yùn)動(dòng)控制器的實(shí)時(shí)狀態(tài)反饋給pc機(jī)，以便于pc機(jī)控制，同時(shí)pc機(jī)控制信號(hào)通過(guò)usb總線傳輸給運(yùn)動(dòng)控制器。usb總線因其具有著即插即用、支持熱插拔、性價(jià)比高、可擴(kuò)展多達(dá)127個(gè)被控設(shè)備等諸多sia和pci總線所不及的優(yōu)點(diǎn)而得以迅速發(fā)展。

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)通過(guò)x、y、z軸運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)了工件在三個(gè)方向分別運(yùn)動(dòng)，對(duì)工件實(shí)施測(cè)量?；谶\(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件選擇，本發(fā)明采用codesys軟件，對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真。

codesys(controlleddevelopmentsystem)是由德國(guó)3s公司開發(fā)的控制器平臺(tái)軟件，國(guó)內(nèi)外有很多自動(dòng)化公司(例如abb、博世力士樂(lè)、雷賽科技等)都采用了codesys軟件開發(fā)屬于自己的控制系統(tǒng)產(chǎn)品。

codesys作為一種編程系統(tǒng)，它與設(shè)備無(wú)關(guān)，它是可編程邏輯控制plc完整開發(fā)的環(huán)境，程序員在plc編程時(shí)，codesys給強(qiáng)大iec語(yǔ)言提供了相對(duì)便捷的方法，編程系統(tǒng)的調(diào)試器和編輯器功能是在高級(jí)編程語(yǔ)言基礎(chǔ)上。codesys不僅支持iec61131-3標(biāo)準(zhǔn)的編程語(yǔ)言，還支持c語(yǔ)言和codesys的實(shí)時(shí)結(jié)合，在工程中對(duì)多個(gè)控制器設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的配置。

codesys支持五種編程語(yǔ)言：功能塊圖(fbd)、結(jié)構(gòu)化文本(st)、順序功能圖(sfc)、梯形邏輯圖(ld)、指令表(il)。使用時(shí)有許多語(yǔ)言可供選擇，而且其語(yǔ)言具有通用性，在各種條件下都能適用。除此之外，codesys提供了連續(xù)功能圖(cfc)的編程方式。

本發(fā)明的操作過(guò)程如下：

1、準(zhǔn)備工作：

(1)pc機(jī)和apax-5580運(yùn)動(dòng)控制器連接的兩個(gè)網(wǎng)口設(shè)置ip；

(2)安裝sa1400脈沖轉(zhuǎn)換器設(shè)備文件；

菜單--工具--設(shè)備庫(kù)--安裝，

文件類型一定要選擇為“ethercatxml設(shè)備描述配置文件”

選擇sa1400脈沖轉(zhuǎn)換器的設(shè)備描述配置文件

安裝后在設(shè)備庫(kù)的現(xiàn)場(chǎng)總線--ethercat--從站--smartind...下有sa1400脈沖轉(zhuǎn)換器設(shè)備

2、新建工程standardprojectsoftmotioncfc：

3、設(shè)置plc：

(1)雙擊device

(2)通訊設(shè)置頁(yè)，掃描網(wǎng)絡(luò)，選擇掃描到的設(shè)備

(3)plc設(shè)置頁(yè)，plcsettings區(qū)域，

(4)"alwaysupdatevariables"選擇"enabel2(alwaysinbuscycletask)"

4、添加背板和io設(shè)備：

(1)鼠標(biāo)右鍵device，添加專用設(shè)備-backplane

(2)登錄，掃描backplane，選擇設(shè)備

5、添加sa1400脈沖轉(zhuǎn)換器：

(1)鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊device，選擇添加設(shè)備

(2)現(xiàn)場(chǎng)總線--ethercat--主站--ehtercatmaster，按鈕添加設(shè)備

(3)鼠標(biāo)雙擊ehtercatmaster，在"從站"頁(yè)ethercatnicsetting區(qū)域點(diǎn)擊按鈕browse

選擇apax-5580運(yùn)動(dòng)控制器與sa1400脈沖轉(zhuǎn)換器連接的"codesysetherexpressgbitpciethernetadapter"

在option區(qū)域，勾選"autorestartslaves"

(4)給sa1400脈沖轉(zhuǎn)換器通電

菜單--在線--登錄到

鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊"ethercat_master(ethercatmaster)"，選擇掃描設(shè)備

(5)菜單--在線--退出

鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊"smartind_pluse_module(sa1400)"，

選擇"addsoftmotioncia402axis"

添加3個(gè)軸

(6)鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊3個(gè)軸，選擇屬性，重命名為axisx-axisz

(7)鼠標(biāo)雙擊3個(gè)軸，在"softmotion驅(qū)動(dòng):縮放/映射"

"比例縮放"區(qū)域，在"反轉(zhuǎn)方向"檢查框下，第一個(gè)數(shù)據(jù)，輸入步進(jìn)電機(jī)的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，這里輸入400

6、添加cnc程序：

application右鍵--添加對(duì)象--cnc程序din66025smc_outqueue

7、編寫程序：

(1)鼠標(biāo)雙擊plc_prg

(2)添加軸3個(gè)

(3)添加mc_power運(yùn)算塊3個(gè)用于對(duì)驅(qū)動(dòng)器使能狀態(tài)進(jìn)行控制("on"或者"off")

(4)添加smc_interpolator運(yùn)算塊1個(gè)

smc_interpolator用于將連續(xù)路徑轉(zhuǎn)化為點(diǎn)信息

(5)添加smc_trafo_gantry3運(yùn)算塊1個(gè)

(6)添加smc_controlaxisbypos運(yùn)算塊3個(gè)

smc_controlaxisbypos用于在驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)中設(shè)定目標(biāo)位置，和smc_interpolator功能塊的配合使用。

8、運(yùn)行

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，我們所描述的具體的實(shí)施例只是說(shuō)明性的，而不是用于對(duì)本發(fā)明的范圍的限定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本發(fā)明的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求所保護(hù)的范圍內(nèi)。