三坐標(biāo)測量機(jī)控制原理

三坐標(biāo)測量機(jī)獲取測頭觸碰點(diǎn)相對于系統(tǒng)原點(diǎn)的三坐標(biāo)值，然后經(jīng)特定算法處理，得到尺寸公差或形位公差。測頭在X、Y，Z三個相互垂直的導(dǎo)軌上進(jìn)行復(fù)合運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)逐點(diǎn)測量；或按一定運(yùn)動軌跡，實(shí)現(xiàn)掃描測量。因此在實(shí)現(xiàn)每一個軸的運(yùn)動控制時，既要精確的位置控制，又要精確的軌跡插補(bǔ)控制，所以要對每軸何服運(yùn)動的位置和速度都實(shí)現(xiàn)精確閉環(huán)控制。速度環(huán)由直流電機(jī)尾部的測速發(fā)電機(jī)反饋電壓信號至伺服驅(qū)動器形成，由伺服驅(qū)動器采用比例增益處理，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的速度控制。位置環(huán)則由光柵尺讀數(shù)頭讀取導(dǎo)軌上的光柵尺，反饋正交編碼信號至運(yùn)動控制卡，然后采用PID控制算法處理后形成，實(shí)現(xiàn)精確的位置控制。

三坐標(biāo)測量機(jī)控制系統(tǒng)組成

整體組成

開放的測量機(jī)控制系統(tǒng)如圖1所示，以PMAC2-Lite運(yùn)動控制卡為核心。該控制卡具有四軸運(yùn)動控制和數(shù)字量邏輯控制功能，支持PID控制算法，同時有32路數(shù)字量輸人和輸出接口。控制卡作為下位機(jī)，利用交叉網(wǎng)線與上位工控機(jī)連接，構(gòu)成上下位機(jī)式開放式測量機(jī)控制系統(tǒng)，I/O接口卡具有32路數(shù)字量輸入輸出，通過排線連接控制卡的JTHW和JOPT接口，實(shí)現(xiàn)卡上電路與繼電器、開關(guān)等外部數(shù)字量控制電路的光耦隔離，以及5V與24V電平信號轉(zhuǎn)換，保護(hù)控制卡不受外部信號干擾和電流沖擊。驅(qū)動接口卡通過排線連接控制卡JMACHI和JMACH2接口，轉(zhuǎn)接輸出三軸的±10V電壓控制信號至伺服驅(qū)動器，同時以光耦隔離方式連接伺服驅(qū)動器報警、使能、回零和正負(fù)限位開關(guān)觸發(fā)等信號，另外也能用光耦隔離方式接收光柵反饋的正交編碼信號。因?yàn)闇y量機(jī)測頭負(fù)載較小，但是運(yùn)動換向頻繁，所以采用可頻繁啟動、低速性能好、響應(yīng)速度快的山洋T系列直流電機(jī)，并安裝尾部測速發(fā)電機(jī)。選用AMC25A8直流伺服驅(qū)動器，輸出PWM信號控制電機(jī)，并接收速度電壓信號反饋，形成速度閉環(huán)。控制卡輸出差動電壓信號至伺服驅(qū)動器，驅(qū)動器輸出PWM信號至電機(jī)，這種模式使整個系統(tǒng)響應(yīng)速度快，實(shí)時性強(qiáng)，同時也有較好的抗干擾性。

測頭坐標(biāo)捕捉

測頭觸碰零件表面，獲得觸碰點(diǎn)的三坐標(biāo)值是坐標(biāo)測量機(jī)的核心功能。當(dāng)測頭觸碰時，通常返回+5V的高電平信號，連接至控制卡JMACH2接口的驅(qū)動軸所對應(yīng)的USER端子，然后在控制卡上設(shè)置1變量1xx97=0，I7mn2 =3，17mn3=2。這樣當(dāng)UERS端子檢測到測頭反饋高電平信號，控制卡立即在寄存器中鎖存"xx"軸對應(yīng)的光柵反饋編碼值，讀取該編碼值，對比系統(tǒng)零點(diǎn)值，就獲得該軸的坐標(biāo)值。測頭觸碰信號被同時反饋到三個軸的USER端子，因?yàn)槭强刂瓶ㄓ布矔r鎖定編碼值，所以可以準(zhǔn)確地捕捉到觸碰點(diǎn)X、Y、Z三坐標(biāo)值，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)捕捉功能。手柄控制實(shí)現(xiàn)手柄控制測頭在X、Y、Z三個方向移動并測量，是重要的測量模式之一。手柄每個方向都是一個電位器，輸出的電壓信號正負(fù)、大小決定了軸的運(yùn)動方向和速度。ACC-28B是四路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字?jǐn)U展卡，可以采集3個方向的手柄輸出電壓，然后經(jīng)ACC-8TS擴(kuò)展接口卡連接到主控制卡。被采集的電壓信號存貯在卡中手柄電壓值寄存器中，利用周期運(yùn)行的PLC程序循環(huán)讀取，然后利用M變量直接賦值給PID濾波寄存器。如果三個軸都處于開環(huán)控制狀態(tài)，這個操作實(shí)際上是為開環(huán)運(yùn)動0指令賦值，確定運(yùn)動速度。通過實(shí)時刷新寄存器中值，三個軸就處于0指令控制的開環(huán)運(yùn)動狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)手柄控制測頭運(yùn)動。

測量機(jī)軟件系統(tǒng)

上位機(jī)軟件

上位機(jī)操作系統(tǒng)為windows系統(tǒng)，軟件用VC6.0及PComm32PRO動態(tài)鏈接函數(shù)庫開發(fā)，具有狀態(tài)監(jiān)控界面、DMIS程序編輯下載、功能按鈕界面和參數(shù)設(shè)置等模塊。狀態(tài)監(jiān)控界面主要實(shí)現(xiàn)對三個軸的位置及速度的實(shí)時監(jiān)控，對回零狀態(tài)、限位狀態(tài)、伺服驅(qū)動器等I/0信號的監(jiān)控。為了減少系統(tǒng)資源占用，采用定時器消息響應(yīng)函數(shù)OnTimer(UINT nIDEvent)每隔500ms來定時采集數(shù)據(jù)。在該函數(shù)中，再調(diào)用PComm32PRO中的庫函數(shù)，來讀取控制卡中M、Q等變量，獲取上述值。例如獲取X軸位置值，則用PmacGelResponseA(m_dwDevice，Buf_Xp，12，"#1p")庫函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。獲取M變量數(shù)值，可以用PmacGelVariable()、PmacGetResponseA()等函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。在消息響應(yīng)函數(shù)的結(jié)尾，用UpdateData(FALSE)函數(shù)來刷新監(jiān)控界面的顯示。功能按鈕界面具有回零、伺服上電、手柄控制等多個命令按鈕，分別對應(yīng)不同的消息響應(yīng)函數(shù)。在這類函數(shù)中通過調(diào)用PmacGetResponseA()等庫函數(shù)，調(diào)用控制卡上的PLC程序、運(yùn)動控制程序和在線指令，綜合起來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的命令功能。例如執(zhí)行101回零運(yùn)動程序，可用PmacGetResponseA(m_dwDevice，Buf-XH，24，"&1 B101R")，來實(shí)現(xiàn)三軸的回零命令。控制卡在使用前，可以在上位機(jī)上通過對話框進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，以適應(yīng)不同的工作環(huán)境。該功能利用PmacSeVariable()等庫函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。DMIS是一種測量數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)、接口和測量高級語言，是廣泛使用的美國標(biāo)準(zhǔn)。上位機(jī)具有DMIS程序編輯器，能編輯、解釋DMIS測量程序，并下載到控制卡執(zhí)行。DMIS程序被解釋成卡上對應(yīng)的運(yùn)動程序、在線指令或PLC程序，利用它們實(shí)現(xiàn)測量程序功能。對不同測量要求的自動測量，既可以通過編寫不同的DMIS程序?qū)崿F(xiàn)，也可以直接設(shè)置測量按鈕，然后編寫相應(yīng)的下位機(jī)運(yùn)動控制程序來實(shí)現(xiàn)。下位機(jī)軟件控制卡中的PLC程序周期性循環(huán)運(yùn)行，能夠完全訪問卡上的變量和I/O端口，所以可用來讀取變量值，并且能夠響應(yīng)外部數(shù)字量改變，在程序中調(diào)用其它運(yùn)動控制程序。控制卡開機(jī)時，PLC 1參數(shù)設(shè)置程序，首先運(yùn)行，設(shè)置1、M、P、Q變量值，對控制卡中的控制方式、I/O口定義、特定寄存器對應(yīng)的變量等進(jìn)行設(shè)置，初始化卡的工作環(huán)境。坐標(biāo)值捕捉PLC程序在后臺循環(huán)執(zhí)行，一旦檢測USER端子具有高電平信號，就讀取已被硬件鎖定的三個軸的光柵反饋值，從而獲得觸碰點(diǎn)的三坐標(biāo)值。當(dāng)處于手柄控制模式時，手柄控制PLC程序被循環(huán)運(yùn)行，定時獲取手柄電位器輸入的電壓值，直接賦值給PID濾波寄存器，更改O指令的值，實(shí)現(xiàn)三軸的手柄控制開環(huán)運(yùn)行。運(yùn)動控制程序可以實(shí)現(xiàn)期望的運(yùn)動功能，比較重要的是回零運(yùn)動程序和重復(fù)測量運(yùn)動程序。這些運(yùn)動程序由類Basic的高級語言和G代碼組成，可以被上位機(jī)直接調(diào)用，或者PLC程序調(diào)用。重復(fù)測量運(yùn)動程序可以利用一個程序循環(huán)體，調(diào)取事先存儲的或用手柄控制獲取的一系列測量點(diǎn)坐標(biāo)，不斷自動重復(fù)測量這些點(diǎn)，進(jìn)行比對測量。

基于PMAC控制卡的開放式測量機(jī)控制系統(tǒng)，兼容性強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)精確的三坐標(biāo)值硬件實(shí)時捕捉，可用手柄控制測頭移動方向和速度，能編輯解釋標(biāo)準(zhǔn)DMIS測量程序，能實(shí)現(xiàn)自動重復(fù)比對測量，是一種功能全面，高性能的測量機(jī)控制系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)針對不同測量要求的柔性測量。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的雷赛运动控制卡能不能用c语言_基于PMAC控制卡的三坐标测量机控制系统的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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