專利名稱：一種三坐標運動控制器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型一種三坐標運動控制器涉及單片機及電子技術(shù)應用領域，特別是一種適用于簡易定位控制的三坐標運動控制器。
背景技術(shù)：
運動控制就是對機械運動部件的位置、速度等進行實時的控制管理，使其按照預期的運動軌跡和規(guī)定的運動參數(shù)進行運動。運動控制技術(shù)主要基于數(shù)控、機器人等工業(yè)自動化技術(shù)而發(fā)展。近年來，隨著運動控制技術(shù)的不斷進步和完善，運動控制器作為一個獨立的工業(yè)自動化控制類產(chǎn)品，已經(jīng)應用在檢測、機加工、裝配等產(chǎn)業(yè)領域。在檢驗、測量領域內(nèi)一些需要簡易定位控制的行業(yè)，比如國內(nèi)大批的小型印制板生產(chǎn)廠家，常需要人工或自動操縱放大顯示裝置前、后、上、下、左、右移動，對印制電路板進行人工檢驗，而且需要操作簡單方便。大量市場調(diào)研總結(jié)整理完成的用戶對于簡易測量定位裝置所需具備的功能如表1 所示。表1簡易測量定位控制器功能需求表功能名稱功能簡介1手動坐標輔縫 m可任意 擇χ、Υ、ζ三個坐標$_之一進行手動運行,例如 χ輔"時,準備透擇黑方__機運行，以此樊推。^手動iiff手動運行時.，使用一只#搖獻沖發(fā)生器(MPG)作為坐標輔運行的操控Λ當操作工用手搖_ MPG時， 坐ΙΤ44運行，停止搖動MPG時坐標tt停止運行·^3手動S行方_If合手動坐標輔選擇和MPG,嫛求方II實行簡易的手動三坐標控制，Λ當選擇X翁時，手動順時針搖動MPGi X軸正_移動，逆時$+Η讓動MPG時，X 輔負向運行，停止搖動MPG, X輔停止運行s Y、 Z軸的運行依此類*4J - _ι J· —·■ ^！ — 目項1T自動運行只嫛求能夠進行《單的三坐標直線插補定位ea過人挑操作界面輸入需要定位的坐標數(shù)據(jù)，If “啟動+”接鍵，控制器自動接照頓置的逮率分鋼移動X、Y、Z坐標輔S達指定位置《5自動運行邏率自動運行時率可以通過參數(shù)預置6P·位ff護手動或自動運行狀態(tài)下增加「 位《護 施.當澡作工不注纛將Χ_,ΙΕ肉移動至正_極暖位置，此時, 再順時針搖動MPG, X輸終不會繼續(xù)霸正ft移動， 但5J以逆向搖動MPG,使X輔反向移動，i|出極 P艮位置s反fl移動至極R位置時也是如此《 HIS, Y、z_fe同樣Sit置_+位保護搶施。 「餐位保滬措 同樣適用于目動運行模式可通過參數(shù)預置變標擾暖位置，當要設置的預定自動運行坐標超出極R參數(shù)僅時，控發(fā)出參數(shù)設置錯i藥報 Si提示修改》7人機操作界面作為霄舅測量定位控制裝置，盡量使用直觀、_ 的}i作方？去以,及數(shù)《顯示β 目前市場上能夠滿足上述要求的控制器有三軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、通用運動控制器、 開放式運動控制器等產(chǎn)品。但即便是最簡單的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)也具備模態(tài)指令、多指令共段、多種曲線插補、螺紋加工、自動對刀、PLC等多種機能。在花費了將近萬元代價購回的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)卻只使用了其極少的一點功能，有點大材小用，不經(jīng)濟。況且對于經(jīng)濟實力不是太雄厚的中小型企業(yè)而言，高檔的三坐標控制器不但結(jié)構(gòu)復雜，而且價格不菲。對于一些控制要求簡單、準確度和精度要求不是很高的應用場合，如何找到與之匹配的經(jīng)濟型運動控制器是目前檢測定位機械制造領域面臨的一個問題。發(fā)明內(nèi)容本實用新型一種三坐標運動控制器的目的是針對上述問題，提供一種適用于簡易定位控制的三坐標運動控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)手動、自動模式下x、Y、z三個方向簡易坐標定位，手動坐標軸選擇，坐標軸運行限位保護等功能，滿足目前機加工、檢測等領域一些低端客戶的實際需要?！N三坐標運動控制器是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種三坐標運動控制器包括控制盒、電路板、人機操作界面、手搖脈沖發(fā)生器MPG和相應控制電路。人機操作界面具有 LED顯示屏和控制按鍵，人機操作界面和手搖脈沖發(fā)生器MPG設置在控制盒上，電路板安裝在控制盒內(nèi)，控制電路裝配在電路板上，所述的控制電路包括單片機、輸入信號電路部分、 輸出信號電路部分、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，所述的各部分均為獨立的功能模塊，單片機電路與其它各部分功能電路模塊之間通過系統(tǒng)總線相連。所述的手搖脈沖發(fā)生器MPG采用市售的光電脈沖式手搖脈沖發(fā)生器。所述的控制按鍵包括數(shù)字輸入信號鍵和參數(shù)設置按鍵。單片機是一種三坐標運動控制器的核心，完成手動輸入信號的計數(shù)、自動定位坐標位置的計算、電機驅(qū)動信號的發(fā)送以及顯示、編輯、操作等人機接口功能。所述的單片機采用市售的ATMEL公司AVR Mega64單片機，該單片機體積小巧、經(jīng)濟實惠，同時具備內(nèi)置EEPROM的優(yōu)勢，方便存儲用戶設置的各項參數(shù)。輸入信號電路部分的信號主要包括啟動、停止按鈕信號以及極限開關輸入信號等，輸入信號電路部分對上述信號進行處理。輸出信號電路部分的輸出信號包括步進X、Y、Z軸的運行方向、電機驅(qū)動器控制信號和外部動作繼電器控制信號等。所述的輸出信號設置為光電隔離和達林頓驅(qū)動輸出，有效提高控制器的抗干擾能力和輸出信號的驅(qū)動電流，可直接連接絕大部分負載電路，包括類似繼電器的感性負載。手搖脈沖發(fā)生器MPG控制電路部分用來提供脈沖信號以驅(qū)動設備運行，手搖盤控制電路部分包括鑒向電路和倍頻電路，鑒向電路提供方向識別信號，指使設備按預定方向運行，倍頻電路主要用來將信號放大，使其小信號放大到系統(tǒng)所需要的信號。這些信號可實現(xiàn)手動操縱坐標軸運行。LED顯示及按鍵電路部分是本實用新型的人機接口部分，是顯示、編輯、操作等功能的實現(xiàn)平臺。利用AVR-Mega64單片機的主從式SPI串行接口，配合軟件編程，實現(xiàn)動態(tài) LED數(shù)碼管顯示及按鍵掃描與處理功能。串行通訊接口電路部分是擴展接口，提供和上位計算機實時交換數(shù)據(jù)的能力。比如通過上位機對控制器預置參數(shù)，將控制器實時坐標位置傳遞給上位機等。在所述的輸入信號電路部分和輸出信號電路部分設置有光電隔離電路，光電隔離電路可以增強控制器的抗干擾能力，在電隔離的情況下，以光為媒介傳送信號，對輸入和輸出電路可以進行隔離。能有效地抑制系統(tǒng)噪聲，消除接地回路的干擾，有響應速度較快、壽命長、體積小耐沖擊等好處。工作原理一種三坐標運動控制器在應用時，可通過人機接口(顯示和按鍵)設置參數(shù)，結(jié)合控制盒上的控制按鍵操作，通過控制電路板輸出不同方向和不同速率的控制脈沖。[0019]本實用新型的有益效果在于本發(fā)明采用了單片機作為核心，由于單片機芯片內(nèi)部集成了 FLASH R0M、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、看門狗、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、EEPR0M等各種必要功能和外設。它的最大特點是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。一種三坐標運動控制器結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、易于安裝和調(diào)試，在滿足操作工藝流程要求的前提下，整臺控制器操作控制部分的成本只有百元左右， 達到了相當經(jīng)濟實用的目的。能夠?qū)崿F(xiàn)手動、自動模式下X、Y、Z三個方向簡易坐標定位，手動坐標軸選擇，坐標軸運行限位保護等功能，滿足目前機加工、檢測等領域一些低端客戶的實際需要。

以下將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明圖1為本實用新型簡易三坐標運動控制器原理框圖。圖2為本實用新型簡易三坐標運動控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
參照附圖廣2，本實用新型一種三坐標運動控制器包括控制盒、電路板、人機操作界面、手搖脈沖發(fā)生器MPG和相應控制電路。人機操作界面具有LED顯示屏和控制按鍵，人機操作界面和手搖脈沖發(fā)生器MPG設置在控制盒上，電路板安裝在控制盒內(nèi)，控制電路裝配在電路板上，所述的控制電路包括單片機1、輸入信號電路部分2、輸出信號電路部分3、 手搖脈沖發(fā)生器MPG控制電路部分4、LED顯示及按鍵電路部分5和串行通訊接口電路部分 6，所述的各部分均為獨立的功能模塊，單片機1電路與其它各部分功能電路模塊之間通過系統(tǒng)總線相連。所述的手搖脈沖發(fā)生器MPG采用市售的光電脈沖式手搖脈沖發(fā)生器。所述的控制按鍵包括數(shù)字輸入信號鍵和參數(shù)設置按鍵。單片機1是一種三坐標運動控制器的核心，完成手動輸入信號的計數(shù)、自動定位坐標位置的計算、電機驅(qū)動信號的發(fā)送以及顯示、編輯、操作等人機接口功能。所述的單片機采用市售的ATMEL公司AVR Mega64單片機，該單片機體積小巧、經(jīng)濟實惠，同時具備內(nèi)置EEPROM的優(yōu)勢，方便存儲用戶設置的各項參數(shù)。輸入信號電路部分2的信號主要包括啟動、停止按鈕信號以及極限開關輸入信號等，輸入信號電路部分對上述信號進行處理。輸出信號電路部分3的輸出信號包括步進X、Y、Z軸的運行方向、電機驅(qū)動器控制信號和外部動作繼電器控制信號等。所述的輸出信號設置為光電隔離和達林頓驅(qū)動輸出， 有效提高控制器的抗干擾能力和輸出信號的驅(qū)動電流，可直接連接絕大部分負載電路，包括類似繼電器的感性負載。手搖脈沖發(fā)生器MPG控制電路部分4用來提供脈沖信號以驅(qū)動設備運行，手搖脈沖發(fā)生器MPG控制電路部分4包括鑒向電路和倍頻電路，鑒向電路提供方向識別信號，指使設備按預定方向運行，倍頻電路主要用來將信號放大，使其小信號放大到系統(tǒng)所需要的信號。這些信號可實現(xiàn)手動操縱坐標軸運行。LED顯示及按鍵電路部分5是本實用新型的人機接口部分，是顯示、編輯、操作等功能的實現(xiàn)平臺。利用AVR-Mega64單片機的主從式SPI串行接口，配合軟件編程，實現(xiàn)動態(tài)LED數(shù)碼管顯示及按鍵掃描與處理功能。串行通訊接口電路部分6是擴展接口，提供和上位計算機實時交換數(shù)據(jù)的能力。 比如通過上位機對控制器預置參數(shù)，將控制器實時坐標位置傳遞給上位機等。在所述的輸入信號電路部分2和輸出信號電路部分3設置有光電隔離電路，光電隔離電路可以增強控制器的抗干擾能力，在電隔離的情況下，以光為媒介傳送信號，對輸入和輸出電路可以進行隔離。能有效地抑制系統(tǒng)噪聲，消除接地回路的干擾，有響應速度較快、壽命長、體積小耐沖擊等好處。
權(quán)利要求1.一種三坐標運動控制器，其特征在于包括控制盒、電路板、人機操作界面、手搖脈沖發(fā)生器MPG和控制電路，人機操作界面具有LED顯示屏和控制按鍵，人機操作界面和手搖脈沖發(fā)生器MPG設置在控制盒上，電路板安裝在控制盒內(nèi)，控制電路裝配在電路板上，所述的控制電路包括單片機、輸入信號電路部分、輸出信號電路部分、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，所述的各部分均為獨立的功能模塊，單片機電路與其它各部分功能電路模塊之間通過系統(tǒng)總線相連；輸入信號電路部分的信號包括啟動、停止按鈕信號以及極限開關輸入信號；輸出信號電路部分的輸出信號包括步進X、Y、Z軸的運行方向、電機驅(qū)動器控制信號和外部動作繼電器控制信號；手搖盤控制電路部分包括鑒向電路和倍頻電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三坐標運動控制器，其特征在于所述的手搖脈沖發(fā)生器 MPG采用光電脈沖式手搖脈沖發(fā)生器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三坐標運動控制器，其特征在于所述的控制按鍵包括數(shù)字輸入信號鍵和參數(shù)設置按鍵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三坐標運動控制器，其特征在于所述的單片機采用 ATMEL公司AVR Mega64單片機。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三坐標運動控制器，其特征在于所述的輸出信號設置為光電隔離和達林頓驅(qū)動輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三坐標運動控制器，其特征在于在所述的輸入信號電路部分和輸出信號電路部分設置有光電隔離電路。
專利摘要本實用新型一種三坐標運動控制器涉及單片機及電子技術(shù)應用領域，特別是一種簡易定位控制的三坐標運動控制器。包括控制盒、電路板、人機操作界面、手搖脈沖發(fā)生器MPG和控制電路，人機操作界面具有LED顯示屏和控制按鍵，人機操作界面和手搖脈沖發(fā)生器MPG設置在控制盒上，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、輸入信號電路部分、輸出信號電路部分、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，各部分均為獨立的功能模塊，單片機電路與其它各部分功能電路模塊之間通過系統(tǒng)總線相連。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、易于安裝和調(diào)試。
文檔編號G05B19/042GK201955650SQ20112005365
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者侯立功, 屈寅春, 胡小勇, 鄒曄 申請人:無錫職業(yè)技術(shù)學院