專利名稱：桌面型智能數(shù)控加工系統(tǒng)的步進電機控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種控制方法，特別是涉及一種桌面型智能數(shù)控加工系統(tǒng)的步進電機 控制方法。
背景技術：
多軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)廣泛地應用于雕刻、數(shù)控機床、醫(yī)療器械等領域。多軸聯(lián)動數(shù)控 雕刻機作為一種機、電、算相結(jié)合的高科技產(chǎn)品，可應用于玉雕、石雕、木工、模具、廣告、印 章、制作等行業(yè)，具有廣泛的市場價值。多軸聯(lián)動數(shù)控雕刻機采用步進電機帶動整個雕刻 機的運轉(zhuǎn)，步進電機的特點是可以快速精確地定位，在不丟步、不超步的情況下沒有積累誤 差。但由于運行方向的變化及運行速度的變化，步進電機在啟動時可能由于頻率過高而出 現(xiàn)失步，而在停止時由于慣性發(fā)生超步，為了避免丟失步，要對步進電機的加減速進行科學 的控制。加減速控制是多軸聯(lián)動數(shù)控機床系統(tǒng)插補的重要組成部分之一，是數(shù)控系統(tǒng)的關 鍵技術，改進后的多軸聯(lián)動數(shù)控雕刻系統(tǒng)可以在高精度、高速度和高穩(wěn)定性的現(xiàn)代雕刻領 域得到廣泛應用。小型數(shù)控機床及加工中心由于受到體積和重量限制，機械結(jié)構(gòu)相對較為單薄，采 用現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)進行控制時，如果加減速度過快或起停頻繁，會嚴重影響運行的平穩(wěn)性和 加工精度，甚至縮短機床的使用壽命。為了保證加工精度和機床壽命，小型數(shù)控機床往往 采用降低運行速度的辦法來提高運行的平穩(wěn)性，因此加工效率與大型加工中心相比相差甚 遠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種桌面型智能數(shù)控加工系統(tǒng)的步進電機控 制方法，其提高了多軸聯(lián)動雕刻機的效率，加快了雕刻機床的運動速度和穩(wěn)定性。本發(fā)明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的一種桌面型智能數(shù)控加工系 統(tǒng)的步進電機控制方法，其特征在于，桌面型智能數(shù)控加工系統(tǒng)的步進電機控制方法基于 ARM芯片通過實時輸出脈沖來控制步進電機的運行，把步進電機的運行過程分為加速、勻 速、減速三個階段，步進電機的速度在從第一速度在加速階段加速到步進電機的最大速度， 接著在第二時間段以最大速度在勻速階段勻速運行，最后進入減速階段，步進電機的速度 降為第二速度。優(yōu)選地，所述加速階段為第一時間段，所述勻速階段為第二時間段，所述減速階段 為減速階段。優(yōu)選地，所述步進電機在第一時間段，步進電機的加速度加到最大加速度；在第二 時間段，步進電機的加速度為零；在第三時間段，步進電機的加速度減小。優(yōu)選地，所述桌面型智能數(shù)控加工系統(tǒng)的步進電機控制方法采用對指數(shù)加減速曲 線取逼近值作為速度控制的基準速度值。本發(fā)明的積極進步效果在于本發(fā)明提高了多軸聯(lián)動雕刻機的效率，加快了雕刻機床的運動速度和穩(wěn)定性。


圖1為本發(fā)明控制步進電機速度的示意圖。圖2為本發(fā)明控制步進電機加速度的示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術方案。本發(fā)明桌面型智能數(shù)控加工系統(tǒng)的步進電機控制方法基于ARM芯片通過實時輸 出脈沖來控制步進電機的運行，把步進電機的運行過程分為加速、勻速、減速三個階段，實 驗證明，速度曲線至少要兩階連續(xù)，即要加速度連續(xù)同時要滿足指定的邊界條件，才能保持 桌面型智能數(shù)控加工系統(tǒng)過渡平穩(wěn)，而指數(shù)加減速曲線比較接近步進電機的運行特性，采 用對指數(shù)加減速曲線取逼近值作為速度控制的基準速度值，通過預先獲得加減速值來對加 減速進行預測，而控制方法的關鍵主要是對加速度的控制。首先，把每次步進電機的移動都考慮為一個時間段，當起始速度和終點速度一定 時，如果運行的時間段足夠長，則一般運行方式分為三個階段加速階段、勻速階段、減速階 段，如圖1所示，在第一時間段Ta，步進電機的速度在從第一速度VI在加速階段加速到步進 電機的最大速度Vmax，接著在第二時間段Tb以此最大速度Vmax在勻速階段勻速運行，最后 進入減速階段，在第三時間段Tc，步進電機的速度降為第二速度V2，完成整個運行的時間 段，而在這整個運行的時間段通過實時控制加速度A來控制步進電機的平穩(wěn)運行，加速度 變化情況如圖2所示，在第一時間段Ta，步進電機的加速度加到最大加速度Amax;在第二時 間段Tb，步進電機的加速度為零；在第三時間段Tc，步進電機的加速度減小。當運行的時間段較短時，提供了以下兩種情況進行處理，根據(jù)時間段的長度，運行 的過程也有所不同，可能有兩個階段或一個階段情況1 從第一速度VI加速至最大速度Vmax，然后減速至第二速度V2，此時剛好 到達終點，此情況為最短時間。情況2:從第一速度VI加速至第二速度V2，然后勻速運行到時間段結(jié)束，此情況運 行時間比前一種要長。根據(jù)以上兩種情況可以使步進電機的加減速過程更加的平滑，而由于在插補過程 中需要大量函數(shù)計算，所以在每個時間段之前都提前進行計算并保存所有關鍵的數(shù)值，之 后實時運動時直接讀取并運用于步進電機運動控制之中。這樣，在整個機械運動過程中，步進電機都能平穩(wěn)的運行，使整個桌面型智能數(shù)控 加工系統(tǒng)運行的速度平穩(wěn)性達到最理想的結(jié)合點。本發(fā)明提高了多軸聯(lián)動雕刻機的效率， 加快了雕刻機床的運動速度和穩(wěn)定性。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解，這些 僅是舉例說明，在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變 更或修改。因此，本發(fā)明的保護范圍由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
一種桌面型智能數(shù)控加工系統(tǒng)的步進電機控制方法，其特征在于，桌面型智能數(shù)控加工系統(tǒng)的步進電機控制方法基于ARM芯片通過實時輸出脈沖來控制步進電機的運行，把步進電機的運行過程分為加速、勻速、減速三個階段，步進電機的速度在從第一速度在加速階段加速到步進電機的最大速度，接著在第二時間段以最大速度在勻速階段勻速運行，最后進入減速階段，步進電機的速度降為第二速度。
2.如權(quán)利要求1所述的桌面型智能數(shù)控加工系統(tǒng)的步進電機控制方法，其特征在于， 所述加速階段為第一時間段，所述勻速階段為第二時間段，所述減速階段為減速階段。
3.如權(quán)利要求2所述的桌面型智能數(shù)控加工系統(tǒng)的步進電機控制方法，其特征在于， 所述步進電機在第一時間段，步進電機的加速度加到最大加速度；在第二時間段，步進電機 的加速度為零；在第三時間段，步進電機的加速度減小。
4.如權(quán)利要求1所述的桌面型智能數(shù)控加工系統(tǒng)的步進電機控制方法，其特征在于， 所述桌面型智能數(shù)控加工系統(tǒng)的步進電機控制方法采用對指數(shù)加減速曲線取逼近值作為 速度控制的基準速度值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種桌面型智能數(shù)控加工系統(tǒng)的步進電機控制方法，其基于ARM芯片通過實時輸出脈沖來控制步進電機的運行，把步進電機的運行過程分為加速、勻速、減速三個階段，步進電機的速度在從第一速度在加速階段加速到步進電機的最大速度，接著在第二時間段以最大速度在勻速階段勻速運行，最后進入減速階段，步進電機的速度降為第二速度。本發(fā)明提高了多軸聯(lián)動雕刻機的效率，加快了雕刻機床的運動速度和穩(wěn)定性。
文檔編號H02P8/14GK101867340SQ20101016642
公開日2010年10月20日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者李齊, 章云 申請人:上海五愛科技發(fā)展有限公司