本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)，尤其涉及一種六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人曲線插補(bǔ)算法及納米級(jí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

數(shù)控系統(tǒng)是一種利用數(shù)字信號(hào)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移、速度、加速度和動(dòng)作順序等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的控制系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)納米插補(bǔ)與控制技術(shù)，并廣泛地運(yùn)用于機(jī)器人、智能化加工技術(shù)和cad/cam技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)本身也從封閉轉(zhuǎn)向開放式，并朝著高速、高精度化、網(wǎng)絡(luò)化、環(huán)?；姆较虬l(fā)展。高檔數(shù)控系統(tǒng)是決定機(jī)床裝備的性能、功能、可靠性和成本的關(guān)鍵因素。我國的數(shù)控系統(tǒng)雖取得了較大發(fā)展，但是我國高檔數(shù)控機(jī)床配套的數(shù)控系統(tǒng)90％以上的都是國外產(chǎn)品，而國外對(duì)我國至今仍進(jìn)行封鎖限制，成為制約我國高檔數(shù)控機(jī)床發(fā)展的瓶頸。目前國內(nèi)較先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)有華中數(shù)控、北京機(jī)電院高等公司開發(fā)的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)，可以應(yīng)用于數(shù)控加工中心、數(shù)控龍門銑床和數(shù)控銑床；廣州數(shù)控生產(chǎn)的gsk983m系統(tǒng)是中高檔數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，該系統(tǒng)最多可實(shí)現(xiàn)5軸4聯(lián)動(dòng)，較適合用于銑床和小型加工中心。這些五軸數(shù)控系統(tǒng)一般采用3+2模式，具有精度不高、效率低，抗干擾能力差，功能單一的缺陷，而且不能實(shí)現(xiàn)6軸5軸的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)。因此，可以控制更多軸聯(lián)動(dòng)的高檔數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)迫在眉睫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)所存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人曲線插補(bǔ)算法及納米級(jí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人曲線插補(bǔ)算法及納米級(jí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，它包括中央處理器、以太網(wǎng)接口、智能位置控制器；以太網(wǎng)接口通過信號(hào)線與中央處理器的輸入端相連接；智能位置控制器與中央處理器的輸出端相連接；智能位置控制器的輸出端通過信號(hào)線分別與x軸驅(qū)動(dòng)接口、y軸驅(qū)動(dòng)接口、z軸驅(qū)動(dòng)接口、4軸驅(qū)動(dòng)接口、5軸驅(qū)動(dòng)接口、6軸驅(qū)動(dòng)接口相連接；

中央處理器的輸出端還通過信號(hào)線分別與i/o接口、手輪接口、主軸控制接口相連接；i/o接口的輸出端通過繼電器與外部電器相連接；外部電器上設(shè)置有用于檢測六軸原點(diǎn)位置的位置傳感器；主軸控制接口與數(shù)控機(jī)床的主軸相連接。

控制系統(tǒng)還包括電源接口；中央處理器通過電源接口與外接電源相連接?？刂葡到y(tǒng)還包括usb接口；usb接口通過數(shù)據(jù)線與中央處理器的輸入端相連接。

控制系統(tǒng)通過焊接在100×180mm的四層印制電路板上形成模塊化的集成電路控制器。

本發(fā)明具有集成度高、操作簡單、管理方便的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)很高的加工速度及連續(xù)微小程序段的高速加工；此外，本發(fā)明能真正實(shí)現(xiàn)6軸、5軸的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)以及全6軸切向彎刀插補(bǔ)，支持rtcp刀尖跟隨功能，并且可以實(shí)時(shí)完成從卡笛爾坐標(biāo)系到雅克布矩陣的轉(zhuǎn)化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的連接關(guān)系結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1所示，本發(fā)明包括中央處理器、以太網(wǎng)接口、智能位置控制器；以太網(wǎng)接口通過信號(hào)線與中央處理器的輸入端相連接；智能位置控制器與中央處 理器的輸出端相連接；智能位置控制器的輸出端通過信號(hào)線分別與x軸驅(qū)動(dòng)接口、y軸驅(qū)動(dòng)接口、z軸驅(qū)動(dòng)接口、4軸驅(qū)動(dòng)接口、5軸驅(qū)動(dòng)接口、6軸驅(qū)動(dòng)接口相連接；

中央處理器的輸出端還通過信號(hào)線分別與i/o接口、手輪接口、主軸控制接口相連接；i/o接口的輸出端通過繼電器與外部電器相連接，i/o接口通過繼電器控制外部電器的運(yùn)行開關(guān)；外部電器上設(shè)置有用于檢測六軸原點(diǎn)位置的位置傳感器，i/o接口通過傳感器可以檢測六軸的原點(diǎn)位置、主軸轉(zhuǎn)速、急停和自動(dòng)對(duì)刀功能；手輪接口連接上手輪用于教導(dǎo)式數(shù)控機(jī)床機(jī)械工作原點(diǎn)設(shè)定、步進(jìn)微調(diào)與中斷插入等動(dòng)作；主軸控制接口與數(shù)控機(jī)床的主軸相連接，用于控制數(shù)控機(jī)床主軸的開關(guān)、正反轉(zhuǎn)、主軸轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

控制系統(tǒng)還包括電源接口；中央處理器通過電源接口與外接電源相連接。控制系統(tǒng)還包括usb接口；usb接口通過數(shù)據(jù)線與中央處理器的輸入端相連接?？刂葡到y(tǒng)通過焊接在100×180mm的四層印制電路板上形成完整的集成電路控制器。

中央處理器是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心構(gòu)件，采用的是32位微處理器，通過支持現(xiàn)場總線以工業(yè)以太網(wǎng)方式進(jìn)行連接，emc(電磁兼容性)抗干擾能力強(qiáng)，可通過互聯(lián)網(wǎng)、私有云以及usb連接主機(jī)等方式隨時(shí)升級(jí)固件，支持二次開發(fā)和算法的升級(jí)、補(bǔ)償。

本發(fā)明的工作原理為：由計(jì)算機(jī)上位機(jī)模塊通過以太網(wǎng)通訊把國際通用g代碼與m代碼程序發(fā)送給中央處理器進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，再由中央處理器分別將信號(hào)發(fā)送給智能位置控制器、i/o接口、主軸控制接口，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)6軸/5軸加工中心、6軸/5軸車削加工中心、5軸齒科加工中心、數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控等離子、激光雕刻機(jī)切割機(jī)、3d打印機(jī)、機(jī)器人等數(shù)控設(shè)備的控制。

本發(fā)明為模塊化設(shè)計(jì)，通過安裝在受控設(shè)備上直接由計(jì)算機(jī)控制運(yùn)行，集成度高、操作簡單、管理方便；可以實(shí)現(xiàn)很高的加工速度及連續(xù)微小程序段的高速加工；此外，本發(fā)明能真正實(shí)現(xiàn)6軸、5軸的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)以及全6軸切向彎刀 插補(bǔ)，支持rtcp刀尖跟隨功能，并且可以實(shí)時(shí)完成從卡笛爾坐標(biāo)系到雅克布矩陣的轉(zhuǎn)化。

上述實(shí)施方式并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的技術(shù)方案范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人曲線插補(bǔ)算法及納米級(jí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，它包括中央處理器、以太網(wǎng)接口、智能位置控制器；以太網(wǎng)接口通過信號(hào)線與中央處理器的輸入端相連接；智能位置控制器與中央處理器的輸出端相連接；智能位置控制器的輸出端通過信號(hào)線分別與X軸驅(qū)動(dòng)接口、Y軸驅(qū)動(dòng)接口、Z軸驅(qū)動(dòng)接口、4軸驅(qū)動(dòng)接口、5軸驅(qū)動(dòng)接口、6軸驅(qū)動(dòng)接口相連接；中央處理器的輸出端還通過信號(hào)線分別與I/O接口、手輪接口、主軸控制接口相連接；I/O接口的輸出端通過繼電器與外部電器相連接。本發(fā)明具有集成度高、操作簡單、管理方便的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)很高的加工速度及連續(xù)微小程序段的高速加工，能真正實(shí)現(xiàn)6軸、5軸的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)以及全6軸切向彎刀插補(bǔ)。

技術(shù)研發(fā)人員：劉大鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蕪湖微云機(jī)器人有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2016.03.21
技術(shù)公布日：2017.09.29