一種低成本易兼容的開放式數(shù)控機(jī)床的控制設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種低成本易兼容的開放式數(shù)控機(jī)床的控制設(shè)計(jì)方法，所述數(shù)控機(jī)床的組成結(jié)構(gòu)主要由通用計(jì)算機(jī)、輸入\輸出接口、網(wǎng)絡(luò)接口、多類型總線接口、多類型位置控制單元和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元組成。本發(fā)明設(shè)計(jì)的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)所有的功能部件都采用通用的兼容式的數(shù)控部件，能夠支持通用的數(shù)控設(shè)備靈活升級(jí)或替換，使得所設(shè)計(jì)的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)具有良好的兼容性。
【專利說明】一種低成本易兼容的開放式數(shù)控機(jī)床的控制設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低成本易兼容的開放式數(shù)控機(jī)床的控制設(shè)計(jì)方法，屬于數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)及控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)控機(jī)床的成本往往比較高，而且數(shù)控機(jī)床在開發(fā)和設(shè)計(jì)過程中與數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用者往往會(huì)存在一定的脫節(jié)，從而導(dǎo)致生產(chǎn)出來的數(shù)據(jù)機(jī)床離用戶的需求往往有一定的差距。為了提高數(shù)控機(jī)床的通用性，降低數(shù)控機(jī)床的成本，目前開放式的數(shù)控機(jī)床成為今后發(fā)展越來越重要的一個(gè)主流趨勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為數(shù)控機(jī)床的開發(fā)和設(shè)計(jì)提供一種低成本、易兼容的開放式數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)方法，并最終構(gòu)建一個(gè)低成本、易兼容的開放式數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)。
[0004]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種低成本易兼容的開放式數(shù)控機(jī)床的控制設(shè)計(jì)方法，所述數(shù)控機(jī)床的組成結(jié)構(gòu)主要由通用計(jì)算機(jī)、輸入\輸出接口、網(wǎng)絡(luò)接口、多類型總線接口、多類型位置控制單元和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元組成；所述通用計(jì)算機(jī)是由用戶根據(jù)數(shù)控加工任務(wù)的要求，選取性能與之匹配的計(jì)算機(jī)；所述通用計(jì)算機(jī)具有輸入/輸出接口和網(wǎng)絡(luò)接口 ；輸入輸出接口由通用計(jì)算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、手寫輸入和觸摸屏等設(shè)備的連接，并解決數(shù)控機(jī)床的輸入輸出應(yīng)用需求；網(wǎng)絡(luò)接口將通用計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)程的控制中心進(jìn)行連接；多類型總線接口都被設(shè)計(jì)成統(tǒng)一的與計(jì)算機(jī)連接的連接接口，在工作時(shí)計(jì)算機(jī)通過連接接口與總線接口進(jìn)行物理連接，并由計(jì)算機(jī)完成特定總線接口的數(shù)據(jù)格式編碼和通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)；由通用計(jì)算機(jī)向多種總線接口發(fā)送控制命令，實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算機(jī)和總線接口之間的連接；當(dāng)數(shù)控機(jī)床需要支持一些新的總線接口時(shí)，通過在計(jì)算機(jī)上開發(fā)與之相應(yīng)的新型總線接口的通信協(xié)議和通信程序，并通過通用計(jì)算機(jī)常規(guī)的接口與新型的總線接口進(jìn)行連接，由通用計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)的編碼與格式的轉(zhuǎn)換。
[0005]進(jìn)一步地，所述多類型位置控制單元針對(duì)的是不同的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，每一個(gè)位置控制單元都需要具備與某一種類型的總線接口進(jìn)行通信和連接的能力；每一個(gè)位置控制單元所能夠支持的總線接口類型大于等于一種；總線接口與位置控制單元進(jìn)行連接，總線接口按照位置控制單元所能夠接收的信號(hào)類型、強(qiáng)度和編碼格式發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)；由位置控制單元向伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送控制信息，完成伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。
[0006]進(jìn)一步地，所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)控加工的前端單元，其該伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元種類及功能由具體的數(shù)控加工任務(wù)決定，采用可配置、可擴(kuò)展和可替換的設(shè)計(jì)模式，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元能夠靈活的進(jìn)行更換；用戶送至總線接口的操作命令，通過位置控制單元直接對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制，完成特定的數(shù)控加工任務(wù)。
[0007]進(jìn)一步地，所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，其連接的接口和通信協(xié)議要求其能夠與位置控制單元的通信接口和協(xié)議匹配。[0008]本發(fā)明涉及的這種低成本易兼容的開放式數(shù)控機(jī)床的控制設(shè)計(jì)方法，當(dāng)用戶需要對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行操作時(shí)，通過遠(yuǎn)程的網(wǎng)絡(luò)接口或者本地的輸入輸出接口向通用計(jì)算機(jī)發(fā)送操作控制程序或者命令，通用計(jì)算機(jī)對(duì)用戶的操作要求轉(zhuǎn)換成對(duì)總線接口的操作命令。當(dāng)用戶需要配置不同的數(shù)控加工任務(wù)時(shí)，通過對(duì)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行改造和升級(jí)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種類、多類型的數(shù)控加工任務(wù)操作要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明低成本易兼容的開放式數(shù)控機(jī)床的控制連接流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本發(fā)明設(shè)計(jì)的低成本、易兼容的開放式數(shù)控機(jī)床組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。本發(fā)明設(shè)計(jì)的數(shù)控機(jī)床采用通用的兼容設(shè)備，構(gòu)建數(shù)控機(jī)床的處理單元，即利用通用的計(jì)算機(jī)作為主處理單元。由通用的處理計(jì)算機(jī)連接多個(gè)專門的總線接口，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與位置控制單元之間的連接和數(shù)據(jù)通信。為了提高開放式數(shù)控機(jī)床的兼容性，本發(fā)明設(shè)計(jì)的數(shù)控機(jī)床組成結(jié)構(gòu)中，從通用計(jì)算機(jī)到位置控制單元之間設(shè)計(jì)了多個(gè)總線接口，通用這多個(gè)總線接口能夠使得本發(fā)明所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)機(jī)床可以支持多種不同的數(shù)據(jù)總線和通信協(xié)議。由位置控制單元連接伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，一個(gè)位置單元可以連接多個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床加工驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用要求。在上層的通用計(jì)算機(jī)單元中，其通過輸入輸出接口建立人機(jī)交互環(huán)境，采用的輸入設(shè)備主要有鍵盤、鼠標(biāo)，采用的輸出設(shè)備主要有顯示器。同時(shí)由于通用計(jì)算機(jī)具有完善的輸入輸出接口。
[0011]因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)的通用數(shù)據(jù)機(jī)床還可以將輸入輸出設(shè)備，替換為通用的手寫輸入設(shè)備觸摸屏和觸摸板輸入設(shè)備，或一些更加靈活的輸入輸出設(shè)備。通用的計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)接口可以與遠(yuǎn)程的控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程加工和加工控制應(yīng)用，進(jìn)一步提高數(shù)控機(jī)床的開放性。
[0012]下面將以開放式數(shù)控機(jī)床的詳細(xì)設(shè)計(jì)過程介紹本專利的具體設(shè)計(jì)特征和應(yīng)用方法。
[0013]1、在構(gòu)建低成本、易兼容的開放式數(shù)控機(jī)床時(shí)，首先根據(jù)數(shù)控機(jī)床的數(shù)控性能要求選取性能與之匹配的通用計(jì)算機(jī)。
[0014]2、由通用計(jì)算機(jī)連接的輸入輸出接口實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、手寫輸入和觸摸屏等設(shè)備的連接，并解決數(shù)控機(jī)床的輸入輸出應(yīng)用需求。
[0015]3、通過網(wǎng)絡(luò)接口將通用計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)程的控制中心進(jìn)行連接。
[0016]4、由通用計(jì)算機(jī)向多種總線接口發(fā)送控制命令，實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算機(jī)和總線接口之間的連接。
[0017]5、當(dāng)數(shù)控機(jī)床需要支持一些新的總線接口時(shí)，可以通過在計(jì)算機(jī)上開發(fā)與之相應(yīng)的新型總線接口的通信協(xié)議和通信程序，并通過通用計(jì)算機(jī)常規(guī)的接口與新型的總線接口進(jìn)行連接，由通用計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)的編碼與格式的轉(zhuǎn)換。
[0018]6、通用計(jì)算機(jī)與總線接口實(shí)現(xiàn)正常的數(shù)據(jù)交換。
[0019]7、由總線接口與位置控制單元進(jìn)行連接，總線接口按照位置控制單元所能夠接收的信號(hào)類型、強(qiáng)度和編碼格式發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)。[0020]8、由位置控制單元向伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送控制信息，完成伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。
[0021]9、當(dāng)用戶需要對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行操作時(shí)，通過遠(yuǎn)程的網(wǎng)絡(luò)接口或者本地的輸入輸出接口向通用計(jì)算機(jī)發(fā)送操作控制程序或者命令，通用計(jì)算機(jī)對(duì)用戶的操作要求轉(zhuǎn)換成對(duì)總線接口的操作命令。
[0022]10、用戶送至總線接口的操作命令，通過位置控制單元直接對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制，完成特定的數(shù)控加工任務(wù)。
[0023]11、當(dāng)用戶需要配置不同的數(shù)控加工任務(wù)時(shí)，通過對(duì)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行改造和升級(jí)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種類、多類型的數(shù)控加工任務(wù)操作要求。
[0024]本發(fā)明涉及的這種低成本易兼容的開放式數(shù)控機(jī)床的控制設(shè)計(jì)方法，其有益效果如下:
1、本發(fā)明設(shè)計(jì)的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)所有的功能部件都采用通用的兼容式的數(shù)控部件，能夠支持通用的數(shù)控設(shè)備靈活升級(jí)或替換，使得所設(shè)計(jì)的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)具有良好的兼容性。
[0025]2、本發(fā)明設(shè)計(jì)的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本低，由于該數(shù)控機(jī)床在設(shè)計(jì)時(shí)采用了大量的通用設(shè)備，因此所構(gòu)建的整個(gè)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)開發(fā)成本明顯低于專用定制的數(shù)據(jù)機(jī)床。
[0026]3、擴(kuò)展性強(qiáng):本發(fā)明設(shè)計(jì)的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)了多個(gè)不同總線接口的驅(qū)動(dòng)單元，能夠讓控制計(jì)算機(jī)通過總線接口連接多種不同總線協(xié)議的位置控制單元，從而使得本發(fā)明設(shè)計(jì)的開放式數(shù)據(jù)機(jī)床具有較強(qiáng)的通用性和擴(kuò)展性。
[0027]本發(fā)明所述的【具體實(shí)施方式】并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)范圍的限制，凡是在本發(fā)明構(gòu)思的精神和原則之內(nèi)，本領(lǐng)域的專業(yè)人員能夠作出的任何修改、等同替換和改進(jìn)等均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低成本易兼容的開放式數(shù)控機(jī)床的控制設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述數(shù)控機(jī)床的組成結(jié)構(gòu)主要由通用計(jì)算機(jī)、輸入\輸出接口、網(wǎng)絡(luò)接口、多類型總線接口、多類型位置控制單元和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元組成；所述通用計(jì)算機(jī)是由用戶根據(jù)數(shù)控加工任務(wù)的要求，選取性能與之匹配的計(jì)算機(jī)；所述通用計(jì)算機(jī)具有輸入/輸出接口和網(wǎng)絡(luò)接口 ；輸入輸出接口由通用計(jì)算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、手寫輸入和觸摸屏等設(shè)備的連接，并解決數(shù)控機(jī)床的輸入輸出應(yīng)用需求；網(wǎng)絡(luò)接口將通用計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)程的控制中心進(jìn)行連接；多類型總線接口都被設(shè)計(jì)成統(tǒng)一的與計(jì)算機(jī)連接的連接接口，在工作時(shí)計(jì)算機(jī)通過連接接口與總線接口進(jìn)行物理連接，并由計(jì)算機(jī)完成特定總線接口的數(shù)據(jù)格式編碼和通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)；由通用計(jì)算機(jī)向多種總線接口發(fā)送控制命令，實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算機(jī)和總線接口之間的連接；當(dāng)數(shù)控機(jī)床需要支持一些新的總線接口時(shí)，通過在計(jì)算機(jī)上開發(fā)與之相應(yīng)的新型總線接口的通信協(xié)議和通信程序，并通過通用計(jì)算機(jī)常規(guī)的接口與新型的總線接口進(jìn)行連接，由通用計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)的編碼與格式的轉(zhuǎn)換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本易兼容的開放式數(shù)控機(jī)床的控制設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述多類型位置控制單元針對(duì)的是不同的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，每一個(gè)位置控制單元都需要具備與某一種類型的總線接口進(jìn)行通信和連接的能力；每一個(gè)位置控制單元所能夠支持的總線接口類型大于等于一種；總線接口與位置控制單元進(jìn)行連接，總線接口按照位置控制單元所能夠接收的信號(hào)類型、強(qiáng)度和編碼格式發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)；由位置控制單元向伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送控制信息，完成伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本易兼容的開放式數(shù)控機(jī)床的控制設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)控加工的前端單元，其該伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元種類及功能由具體的數(shù)控加工任務(wù)決定，采用可配置、可擴(kuò)展和可替換的設(shè)計(jì)模式，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元能夠靈活的進(jìn)行更換；用戶送至總線接口的操作命令，通過位置控制單元直接對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和控制，完成特定的數(shù)控加工任務(wù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本易兼容的開放式數(shù)控機(jī)床的控制設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元的連接接口和通信協(xié)議要求其與位置控制單元的通信接口和協(xié)議匹配。
【文檔編號(hào)】G05B19/414GK103744355SQ201310725736
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】劉恒, 覃榮, 陳勇棠, 汪少?zèng)_, 計(jì)端 申請(qǐng)人:柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院