三轴高速步进电机控制卡应用在激光快速成型机中

来源:网络  作者:网络转载   2019-09-26 阅读:620

激光快速成型是模具制造方面的新技术,在国外已获得广泛应用。激光快速成型机的成型方法是采用材料累加原理,激光扫描器在计算机控制下根据分层数据连续扫描液态光敏树脂表面,利用液态光敏树脂经激光照射凝固的原理,层层固化光敏树脂,一层固化后,工件的托板下移一个精确距离,然后扫描下一层,并且保证相邻层可靠粘结,如此反复累加,便可精确地制造出任意几何形状的产品原型,无需考虑其复杂程度,真正实现无模制造。具有成型速度快、成型精度高、表面质量好、后处理简单省时、模型制造周期短等特点。适用于汽车、家电、航空、船舶、医疗等所有制造及研究行业,具有广泛的应用前景。

由上可知,激光成型机的控制可以分为两大部分,一部分是对激光光束的二维扫描控制,另一部分是对液面刮平、树脂液位控制及托板升降的控制,后者传统的处理办法是用步进电机通过PC机直接控制,这样不仅大量占用主机CPU资源,而且响应不及时。研华公司新开发的PCL-839三轴高速步进电机控制卡,由于内置CPU,可以实现运动控制和插补算法,形成上下层计算机结构,这样大大减轻主机的负担,实现快速的运动控制。

PCL-839控制卡功能

PCL-839卡的结构如图1所示,控制卡具有以下功能:

能同时控制三个轴的动作,为每个步进电机提供驱动脉冲和方向控制信号;

可编程梯形曲线规划和S曲线规划,在线刷新运动控制参数;

具有连续直线插补、圆弧插补及三轴联动轨迹插补算法;

带光电隔离的16路通用数字输入和16路通用数字输出。

由于该控制卡自带DSP芯片可实现实时高速插补、计算功能,可大大减轻主机负担,其内置的通讯缓冲区,可降低对主机通讯速度的要求。PCL-839卡通过ISA总线和计算机通讯,一方面将从各控制轴采集到的数据送给主机,另一方面,将主机根据工艺及数学模型发出的运动控制指令经过运算处理送给各轴驱动器,完成各轴的运动控制。

PCL-839控制卡配备了功能强大、内容丰富的运动控制驱动软件工具。PCL-839在插补算法和运动函数的执行效率方面采用了更有效的方法,提高了插补精度、插补速度和实用性。这些软件工具主要分为示范软件和运动函数库两大类。利用PCL-839的示范软件既可以很快地熟悉PCL-839控制卡的软硬件功能,又可以方便快捷地测试执行电机及驱动系统在完成各种运动时的性能特性。PCL-839运动函数库用于二次开发,用户只要用VC++等支持DLL调用的开发工具编制所需的用户界面程序,并把它与PCL-839运动库链接起来,就可以开发出自己的控制系统。

PCL-839在激光快速成型机上的应用

采用PCL-839卡组成的激光成型机三轴步进电机控制系统图如图2所示。图2中Z轴即托板升降采用步进电机C驱动,经精密滚珠丝杠传动,实现工件制作过程中托板逐次下移的要求。制作工件的过程中,由于托板升降运动及成型件光敏树脂的固化,引起体积变化,树脂槽的液位会发生变化,为了解决液面波动问题,采用步进电机A作X方向刮平系统,激光每扫描一层后,由刮平机构将液面刮平,这样就能保证液面的水平。为解决液位变化,采用液位检测仪表及Y向步进电机B,驱动浮块的升降进行动态补偿,以保证液位的恒定。

PCL-839控制卡在激光快速成型机上的成功应用,简化了激光快速成型机中多坐标运动的协调控制问题,达到了工艺的要求,提高了加工件的质量和精度。开创了运动控制的应用新领域。

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