一种PCI控制的数控插补系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种PCI控制的数控插补系统，包括外设装置、工业PC机、运动控制卡、驱动/执行装置；所述的运动控制卡包括PCI总线接口、运动控制微处理器、轴脉冲控制信号接口，所述的运动控制微处理器，用于控制x轴、y轴、z轴的输出脉冲和方向信号，完成复杂曲线曲面的插补；所述的运动控制卡，左端分别与外设装置、工业PC机相连，所述的工业PC机，主频800Hz，用于调试数控插补运算；右端与驱动/执行装置相连，完成数控插补的控制。其优点在于：本实用新型专利技术的数控系统结构简单、各要件相对独立，能提高插补效率，降低了成本低，能产生很好的经济和社会效益。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种机电一体化的数控插补系统，更具体的说，涉及一种PCI控制的数控插补系统。
技术介绍
伴随着科技发展和社会进步，人类对机械制造技术提出了新的和更高的要求，计算机数字控制技术(Computer Numerical Control)随之高速发展，数控机床的性能日趋完善，其应用领域也日益扩大，它的广泛使用给机械制造业的生产方式、产业结构、管理方式带来了深刻的变化。数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，现代CAD/CAM、FMS、CIMS等也都是以数控技术为基础。因此数控水平的高低己成为衡量一个国家工业自动化的重要标志。目前，在世界著名企业中，数控机床在生产设备中的比例不断提高，如美国波音公司中的数控机床达到约90％，GE公司达到约80％，日本在1990年的时候，机床的数控化率已经为80％。我国是一个机床生产和应用的大国，虽然目前研究和使用数控技术的研究院校和企业不少，并取得了长足的进步，但与世界上发达国家相比，差距仍然很大，数控技术的研究应用水平还很低。这些都严重制约着我国制造水平的提高。高性能的数控设备依赖进口，不仅代价昂贵而且受到技术限制，有时因为经验和认识上的不足，还会受到很大的损失。所以发展民族数控事业，是迫在眉睫的大事。国家在近几个“五年计划”中，都把数控技术的研究列为重中之重。现有技术中关于曲线曲面插补也日趋完善，请参照兰州理工大学学位申请者张万军的学位论文：《复杂曲线曲面插补技术修正算法的研究》，传统的复杂曲线曲面插补方式存在的问题：随着计算机数字控制技术(CNC)高速发展，数控机床的性能不断完善，其应用领域日益扩大，它的广泛使用给机械制造业的生产方式、产业结构、管理方式带来深刻的变化。数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，现代CAD/CAM、FMS、CIMS都是以数控技术为基础。因此数控技术水平的高低已成为衡量一个国家工业自动化的重要标志。在航空、航天、船舶、汽车电子消费品等加工领域，具有复杂曲面(曲线)的产品是广泛存在的，如飞行器外壳、发动机叶片等一些重要零部件，根据其实现的功能及特殊的力学原理，往往由多张复杂、自由型的曲面(曲线)拼合而成。另外，刀具、模具、汽车车身覆盖件等的生产中，也需要对一些复杂曲面进行加工。含有复杂曲面的产品或零件在现代制造业中所占的比例越来越大，同时对加工的精度和效率的要求也越来越高。数控(Numerical Controlled,NC)加工技术特别是计算机数控(Computer Numerical Controlled,CNC)技术的迅速发展，在大幅度地缩短产品制造周期的同时、极大地提高了产品的加工质量。它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。可实现极其复杂的零件的快速成形和小批量生产，特别是打样可快速交货且精度高。所有这些问题的出现，要求数控机床必须具有高速、高精度的加工能力，同时也要求数控机床具有良好插补处理功能。插补技术是数控系统的核心，在CNC装置所要实现的各项功能中实时性要求最高、插补速度的快慢，直接影响到整个数控系统控制功能的实现，如进给速度、加工精度、劳动生产率等因素。在数控插补技术中研究一种很好的插补算法对整个CNC系统的性能指标至关重要，所采用的插补算法的好坏直接决定着数控系统的插补功能强弱和运动控制的好坏，可以说插补是整个CNC系统控制软件的核心。长期以来人们致力于设计精巧的插补算法：插补数据少、算法简单、插补精度高、便于控制进给速度。在汽车制造、航空航天制造以及模具工业等领域，存在大量具有复杂型面的零件，目前大多数CAD/CAM系统中大多采用参数曲面来表达这类复杂型面。但大多数的CNC系统仍然只支持直线和圆弧插补功能，零件加工依赖于CAM软件生成的数控加工代码，即在加工前由CAM软件将曲线曲面按加工精度要求分解成微小直线或圆弧段(称为粗插补)，送入数控系统，再由数控系统按直线/圆弧插补的方式对每一小段进行二次插补(称为细插补)，完成数控加工。这种线性化离散存在以下不足：(1)程序文件巨大，CAD/CAM系统与数控系统之间的数据通讯频繁。当零件形状复杂或加工精度要求较高时，离散过程中会产生大量的微小直线段，使得程序文件巨大。另一方面，由于数控系统的内存有限，不可能一次性装入所有的数控加工指令，因此机床需要一边加工，一边与CAD/CAM系统进行通讯，对数控系统的实时性产生不利影响。而且，频繁的数据通讯也容易导致数据丢失、噪声干扰等问题，影响加工进程。(2)加工精度难以提高。直线插补以曲代直，难以得到光滑的曲面，甚至使原本光滑的曲面也变得不光滑，直线段之间存在转角，反映在工件上则表现为起棱现象，影响加工精度。(3)进给速度难以提高，加加速度及速度变化剧烈。直线插补加工时，为了降低直线端 的速度冲击，数控系统的待加工轨迹监控功能将在直线端不断加减速，使得平均进给速度明显降低，加工时间延长。此外，直线连接处刀具运动方向和受力情况的突然变化，产生大的加速度和加加速度，引起机床振动，加速刀具磨损，影响零件的表面质量。(4)不利于CAD/CAM/CNC集成化与智能化的实现。加工曲线需要离散成微小直线段,并通过后置处理生成G代码才能加工，无法直接对曲线/曲面进行加工，并且在离散过程中,曲线的基本信息(如一阶导数，二阶导数等)丢失，不利于CAD/CAM/CNC系统集成化与智能化的实现。因此，研究专门的数控插补系统十分必要。根据现有的文献：张万军等作者在《制造技术与机床》2015年8期期刊发表《高档数控机床B样条曲线高速实时插补研究》的文章；根据现有的文献：张万军等作者在《制造技术与机床》2015年4期期刊发表《NURBS曲线定时/中断插补算法的研究》的文章；根据现有的文献：张万军等作者在《制造技术与机床》2013年2期期刊发表《三次B样条曲线修正算法的研究》的文章；根据现有的文献：张万军等作者在《制造技术与机床》2012年8期期刊发表《珩磨机运动控制卡的三次B样条曲线插补算法的研究》的文章；根据现有的文献：张万军等作者在《制造业自动化》2011年11期期刊发表《NURBS曲线修正算法的研究》的文章；根据现有的文献：Zhang Wanjun(张万军),Zhang Feng and Zhang Guohua作者在《Applied Mechanics and Materials》2014年12期国际期刊发表《Research on modification algorithm of Cubic B-spline curve interpolation technology》((EI(JA)：20152801018693)的文章；根据现有的文献：Zhang Wanjun(张万军),Zhang Feng and Zhao Junhai作者在《Applied Mechanics and Materials》2014年12期国际期刊发表《Research on a algorithm of adaptive interpolation for NURBS curve》((EI(JA)：20152801018372)的文章等所述：数控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PCI控制的数控插补系统，其特征在于：包括外设装置、工业PC机、运动控制卡、驱动/执行装置；所述的运动控制卡包括PCI总线接口、运动控制微处理器、轴脉冲控制信号接口，所述的运动控制微处理器包括PCI接口端子、主板卡、16路光电隔离的输入电路、2路继电器输出电路、内置DSP的TMS320C6203B处理器，用于控制x轴、y轴、z轴的输出脉冲信号和方向信号，完成复杂曲线曲面的插补；所述的运动控制卡，左端分别与外设装置、工业PC机相连，所述的工业PC机，主频800Hz，用于调试数控插补运算；右端与驱动/执行装置相连，完成数控插补的控制。

【技术特征摘要】
1.一种PCI控制的数控插补系统，其特征在于：包括外设装置、工业PC机、运动控制卡、驱动/执行装置；所述的运动控制卡包括PCI总线接口、运动控制微处理器、轴脉冲控制信号接口，所述的运动控制微处理器包括PCI接口端子、主板卡、16路光电隔离的输入电路、2路继电器输出电路、内置DSP的TMS320C6203B处理器，用于控制x轴、y轴、z轴的输出脉冲信号和方向信号，完成复杂曲线曲面的插补；所述的运动控制卡，左端分别与外设装置、工业PC机相连，所述的工业PC机，主频800Hz，用于调试数控插补运算；右端与驱动/执行装置相连，完成数控插补的控制。2.如权利要求1所述的一种PCI控制的数控插补系统，其特征在于：所述的外设装置包括键盘、显示器；(1)、所述的键盘包括0～9共10个数字键、A～Z共26个字母键、前后左右4个方向键，用于输入数控插补的运算指令；(2)、所述的显示器采用LCD显示器，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张万军，
申请(专利权)人：张万军，
类型：新型
国别省市：甘肃;62