基于CAD辅助的双极坐标控制系统及实现方法技术方案

本发明专利技术公开的基于CAD辅助的双极坐标控制系统及实现方法，属于自动化设备领域，包括CAD软件模块、主控制器模块、驱动模块、两个平移机构和旋转机构；所述平移机构包括作业装置，所述旋转机构包括工件夹具，以所述两个作业装置和所述旋转机构分别构成双极坐标平面，所述双极坐标系由一个极点和两个极轴构成。本装置导入数据信息为第三方文件，省去了轨迹命令编程和示教；所述运动方式的机构比传统常见的简单，将三轴垂直坐标插补运动转化为双极坐标插补运动，把复杂的串联的三轴联动机构化解成简单的分立的两轴运动机构；工序集中化，将单一作业装置改为双作业装置，可使工时缩短，适合多工序多行业的加工需求。

CAD assisted bipolar coordinate control system and its implementation

The bipolar coordinate CAD aided control system and implementation method based on the disclosed by the invention belongs to the field of automation equipment, including CAD software module, controller module, drive module, two shift mechanism and a rotating mechanism; the sliding mechanism comprises a working device, the rotating mechanism comprises a workpiece fixture, with the two operation device and the rotating mechanism constitute the bipolar coordinate plane, the bipolar coordinate system consists of a pole and two pole axis. The device import data information for third party documents, eliminating the command trajectory programming and teaching; the movement mechanism than traditional simple, transforming three axis vertical coordinate interpolation motion bipolar coordinate interpolation motion, the complex series of three axis linkage mechanism to resolve the simple discrete motion mechanism; the process, the single operation device to device, the working hours are reduced, the processing demand for multi process industries.

【技术实现步骤摘要】
基于CAD辅助的双极坐标控制系统及实现方法
本专利技术涉及自动化设备领域，尤其涉及基于CAD辅助的双极坐标控制系统及实现方法。
技术介绍
随着自动化制造设备发展，工序集中化以其缩短加工周期等优点越来越被制造业看重。但是具备多种功能和制造工序的设备车床价格昂贵，并且体积较大占用生产车间和厂房的面积，导致整体的加工成本变高。若采用传统的加工平台，工件需要经过多道工序，辗转在各个设备间，且需要多次装夹，易导致形位公差。而且目前市场上具有三个自由度运动的机械末端大多为垂直坐标系，机械结构和控制方法比较复杂、成本比较高，给驱动控制系统的研发和现场使用带来不利因素。除此之外，常见的设备轨迹信息需要专门的程序员进行编写或通过第三方软件生成程序如G代码导入，人力和产权的投入比较大，难以满足中小型加工厂的需求。现有的加工设备程序编写需要专业的软件支持，对编程人员的要求较高，多工序处理的NC代码很冗长，导致工作量大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的问题，提供了一种基于CAD辅助的双极坐标控制系统及实现方法,在简化运动控制方式和运动模式的同时增加了作业轴数，可以解决传统数控二维平面内曲线型多工序加工技术的编程问题。上述目的是通过以下技术方案来实现：基于CAD辅助的双极坐标控制系统，包括CAD软件模块、主控制器模块、驱动模块、平移机构和旋转机构；所述主控制器模块包括人机交互模块和运动控制模块；所述CAD软件模块将生成的矢量文件导入所述人机交互模块，所述人机交互模块与所述运动控制模块、所述驱动模块顺序连接，所述驱动模块分别与所述平移机构和所述旋转机构连接；所述平移机构包括作业装置和与所述驱动模块中第一极轴伺服电机连接的第一平移机构、与所述驱动模块中第二极轴伺服电机连接的第二平移机构，所述作业装置包括安装于于所述第一平移机构上的第一作业装置和安装于所述第二平移机构上的第二作业装置；所述驱动模块还包括极角伺服电机，所述极角伺服电机与所述旋转机构连接，所述旋转机构包括工件夹具，用于固定原材料。进一步地，所述第一作业装置、所述旋转机构和所述第二作业装置位于同一水平面直线上。进一步地，所述驱动模块还包括连接于所述运动控制模块和所述第一极轴伺服电机之间的第一极轴伺服驱动器，和连接于所述运动控制模块和所述第二极轴伺服电机之间的第二极轴伺服驱动器。进一步地，所述平移机构还包括极轴伺服电机、底座、滑块、滑槽、皮带、大皮带轮、小皮带轮和丝杆，所述作业装置与所述伺服电机连接并固定在所述底座上，所述底座与所述滑块连接，所述滑块与固定于所述底架上的所述滑槽匹配；所述丝杆与所述底座套设，所述大皮带轮与所述丝杆一端固定连接，并通过所述皮带与固定于所述极轴伺服电机上的所述小皮带轮连接。进一步地，所述旋转机构还包括底板和轴承，在所述底板上设置有轴承通孔，所述轴承穿过所述轴承通孔，所述轴承的外壁与所述轴承通孔的内壁固定，所述轴承一端与所述工件夹具固定连接，另一端通过转轴与所述极角伺服电机连接。进一步地，所述驱动模块还包括极角伺服驱动器，所述极角伺服驱动器连接于所述运动控制模块和所述极角伺服电机之间。基于CAD辅助的双极坐标控制系统的实现方法，以所述第一作业装置、所述第二作业装置和所述旋转机构构成双极坐标平面，极点为所述旋转机构的旋转平面轴线与两个所述作业装置延长线的交点，第一极轴为以所述极点为起点沿所述第一作业装置方向的射线，第二极轴为以所述极点为起点沿所述第二作业装置方向的射线，极角为所述旋转机构的旋转平面的旋转角，极径为所述极点到所述作业装置上工具末端的距离，包括如下步骤：（1）所述CAD软件模块将生成的矢量文件导入至所述人机交互模块；（2）根据需求在所述人机交互模块的界面显示设置基本的操作参数；（3）所述人机交互模块解析步骤（1）中所述矢量文件，并同时融合步骤（2）中所述人机交互界面的参数设置，共同决策判断是否为双工序，若是，转到步骤（4），否则转到步骤（5）；（4）提取所述第一作业装置和所述第二作业装置所需的坐标轨迹和各自起始点位置并传送至所述运动控制模块，转至步骤（6）；（5）提取单个所述作业装置轨迹坐标并传送至所述运动控制模块；（6）所述运动控制模块将所述坐标轨迹信息重构拟合为运动指令并传送至所述驱动模块；（7）所述驱动模块根据接收到的步骤（6）中所述运动指令分别驱动所述第一平移机构的第一作业装置、所述第二平移机构的第二作业装置和所述旋转机构运的工件夹具以双极坐标方式运动。进一步地，所述步骤（6）具体为：所述运动控制模块将所述坐标轨迹信息重构拟合为运动指令并传送至所述第一极轴伺服驱动器、所述第二极轴伺服驱动器和所述极角伺服驱动器。进一步地，所述步骤（7）具体为：所述第一极轴伺服驱动器根据接收到的步骤（6）中所述运动指令控制所述第一极轴伺服电机驱动所述第一平移机构的第一作业装置、所述第二极轴伺服驱动器根据接收到的步骤（6）中所述运动指令控制所述第二极轴伺服驱动器来控制所述第二极轴伺服电机驱动所述第二平移机构的第二作业装置和所述极角伺服驱动器根据接收到的步骤（6）中所述运动指令控制所述极角伺服电机运动驱动所述旋转机构的工件夹具，以双极坐标方式运动。有益效果本专利技术采用双极坐标运动方式增加了作业装置数量，使得作业时间较传统设备大大缩短；采取矢量文件导入人机交互模块，并通过控制器拟合运动轨迹命令，省去了轨迹命令编程和示教；所述运动方式的机构比传统常见的简单，将十字坐标插补运动转化为极坐标插补运动，把复杂的串联机构化解成简单的分立运动机构。该方法适用于打磨、抛光和热转印行业，极其适合二维平面内的曲线运动。附图说明图1为本专利技术基于CAD辅助的双极坐标控制系统的结构示意图；图2为本专利技术基于CAD辅助的双极坐标控制系统的立体图；图3为本专利技术基于CAD辅助的双极坐标控制方法的流程图。具体实施方式应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本专利技术的保护范围有任何限制作用。此外，在不冲突的情形下，本部分中的实施例以及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对本专利技术实施例作详细说明。如图1所示，基于CAD辅助的双极坐标控制系统，包括CAD软件模块1、主控制器模块2、驱动模块3、平移机构和旋转机构5；所述主控制器模块2包括人机交互模块21和运动控制模块22；所述CAD软件模块1将生成的矢量文件导入所述人机交互模块21，所述人机交互模块21与所述运动控制模块22、所述驱动模块3顺序连接，所述驱动模块3分别与所述平移机构和所述旋转机构6连接；所述平移机构包括作业装置和与所述驱动模块3中第一极轴伺服电机321连接的第一平移机构4、与所述驱动模块3中第二极轴伺服电机322连接的第二平移机构5，所述作业装置包括安装于于所述第一平移机构4上的第一作业装置41和安装于所述第二平移机构5上的第二作业装置51；所述驱动模块3还包括极角伺服电机323，所述极角伺服电机323与所述旋转机构6连接，所述旋转机构6包括工件夹具61，用于固定原材料。所述驱动模块3还包括连接于所述运动控制模块22和所述第一极轴伺服电机321之间的第一极轴伺服驱动器311，和连接于所述运动控制模块22和所述第二极轴伺服电机322之间的第二极轴伺服驱动器312。如图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于CAD辅助的双极坐标控制系统，其特征在于,包括CAD软件模块、主控制器模块、驱动模块、平移机构和旋转机构；所述主控制器模块包括人机交互模块和运动控制模块；所述CAD软件模块将生成的矢量文件导入所述人机交互模块，所述人机交互模块与所述运动控制模块、所述驱动模块顺序连接，所述驱动模块分别与所述平移机构和所述旋转机构连接；所述平移机构包括作业装置和与所述驱动模块中第一极轴伺服电机连接的第一平移机构、与所述驱动模块中第二极轴伺服电机连接的第二平移机构，所述作业装置包括安装于于所述第一平移机构上的第一作业装置和安装于所述第二平移机构上的第二作业装置；所述驱动模块还包括极角伺服电机，所述极角伺服电机与所述旋转机构连接，所述旋转机构包括工件夹具，用于固定原材料。

【技术特征摘要】
1.基于CAD辅助的双极坐标控制系统，其特征在于,包括CAD软件模块、主控制器模块、驱动模块、平移机构和旋转机构；所述主控制器模块包括人机交互模块和运动控制模块；所述CAD软件模块将生成的矢量文件导入所述人机交互模块，所述人机交互模块与所述运动控制模块、所述驱动模块顺序连接，所述驱动模块分别与所述平移机构和所述旋转机构连接；所述平移机构包括作业装置和与所述驱动模块中第一极轴伺服电机连接的第一平移机构、与所述驱动模块中第二极轴伺服电机连接的第二平移机构，所述作业装置包括安装于于所述第一平移机构上的第一作业装置和安装于所述第二平移机构上的第二作业装置；所述驱动模块还包括极角伺服电机，所述极角伺服电机与所述旋转机构连接，所述旋转机构包括工件夹具，用于固定原材料。2.根据权利要求1所述的基于CAD辅助的双极坐标控制系统，其特征在于，所述驱动模块还包括连接于所述运动控制模块和所述第一极轴伺服电机之间的第一极轴伺服驱动器，和连接于所述运动控制模块和所述第二极轴伺服电机之间的第二极轴伺服驱动器。3.根据权利要求1所述的基于CAD辅助的双极坐标控制系统，其特征在于，所述平移机构还包括极轴伺服电机、底座、滑块、滑槽、皮带、大皮带轮、小皮带轮和丝杆，所述作业装置与所述伺服电机连接并固定在所述底座上，所述底座与所述滑块连接，所述滑块与固定于所述底架上的所述滑槽匹配；所述丝杆与所述底座套设，所述大皮带轮与所述丝杆一端固定连接，并通过所述皮带与固定于所述极轴伺服电机上的所述小皮带轮连接。4.根据权利要求1所述的基于CAD辅助的双极坐标控制系统，其特征在于，所述旋转机构还包括底板和轴承，在所述底板上设置有轴承通孔，所述轴承穿过所述轴承通孔，所述轴承的外壁与所述轴承通孔的内壁固定，所述轴承一端与所述工件夹具固定连接，另一端通过转轴与所述极角伺服电机连接。5.根据权利要求4所述的基于CAD辅助的双极坐标控制系统，其特征在于，所述驱动模块还包括极角伺服驱动器，所述极角伺服驱动器连接于所述运动控制模块和所述极角伺服电机之间。6.基于CAD辅助的双极坐标控制系统的实现方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新，邹骏宇，薛袆嘉，缪国锋，
申请(专利权)人：无锡信捷电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32