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51单片机 2轴插补

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发表于 2010-5-18 21:14:55 | 显示全部楼层 |阅读模式

接触了一些非标设备,发现两轴数控在其中有较广泛的应用,我所了解的这类设备的控制实现方法如下:

1、
/ _4 a8 N/ ~/ z' t" e, N
利用现有的成熟数控系统. 例如华中车床数控系统。控制程序为通用G代码加辅助代码,优点在于控制程序有很大的灵活性,用户可以根据自己的产品要求编写控制程序,缺点是编写控制程序对于一般用户有较大难度,特别是轨迹控制的同时伴随其它开关量控制。

2、$ s) }/ l% g* o. t. B- ]5 ^
PLC+
触摸屏。 例如松下PLC/三菱PLC。优点是厂商可以根据工艺特点编制特殊程序,用户只需输入少数参数,即可完成不同规格产品的加工。

3、
' I% z. L9 ?" H
电脑+运动控制卡。和方案二类似,功能更加强大。

二轴数控的关键性能指标是插补速度,比较如下:

松下PLC / 三菱PLC

插补速度
4 T2 H( Q& k1 Z* k9 Q100K) K* k$ e/ z# z/ l
20K
7 b' ~. V! V! \* z0 Z& n% K(
二轴直线插补,单位是脉冲/s)

车刀移动速度100mm/s9 H$ ?( e. r2 [; ]  q
20mm/s
) x  l4 o7 i9 P& z. z(
电机5000p/r 、丝杠导程5mm、电机和丝杠直连)

分辨率
7 l/ M* ^& x* }/ _( P* J0.001mm
6 x* B# U# H, |) }9 K; X9 k0.001mm

电机转速
+ G9 \! z: M; B/ h1200R/MIN 230R/MIN

上述三种方案几乎可以满足所以的数控场合,但是成本较高,能否有一种低成本的控制方案呢?谈到低成本必然联系到单片机,以51单片机为核心的控制板能否完成数控插补功能,性能如何?

因为我做的一台数控专用设备,是使用松下PLC+触摸屏实现的,出于兴趣,自发利用业余时间用51单片机尝试着做了一下,得出的结论是:以51单片机为核心的控制板能够胜任这台机器的控制。

经过分析判断之后花300买了一块51核心的控制卡,之所以买现成的控制卡是因为控制卡的硬件部分都大同小异,没有什么可以创新的东西了,无外呼输入输出电路,而且别人批量做的板卡成本低、质量好。

首先在业余时间花了一个星期解读了控制卡的电路原理图,然后花了一个星期熟悉了基本输入输出程序的编写,之后花了一个多星期编写插补程序的编写,编写插补程序是一段比较困难的过程,思考验证。最后终于完成直线插补程序的实现,本程序具有直线插补、查表法实现加减速功能。

本控制板硬件及插补性能:单片机为STC89C52、晶振11.059M、插补速度8k

如果将单片机换成STC1T单片机,插补速度能达到80K。如果将晶振频率提高,插补速度能进一步提高。

现将相关资料附上,以供有需之士查阅:

1、/ E1 m- b* I  `* p
控制板电路原理图

2、* Z6 N! r$ I- ~
单片机程序(用KEIL C编写 本段程序仅实现第一象限直线插补并加减速功能)

3、% K( J  C/ H7 ^) O4 M0 U; R
VB
电脑程序(曾用于验证单片机插补计算的正确性,
7 {& `, c8 u% y: `# d) U, @# A; `X
轴脉冲时发送1给电脑,Y轴脉冲时发送2给电脑,最后VB将插补轨迹绘制出来)

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发表于 2010-5-18 21:44:23 | 显示全部楼层
首先为楼主的科研精神叫好# Q6 H! C$ ]4 Y
同时预祝楼主的能把这个成果做成产品,然后银子就哗哗了 哈哈
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发表于 2010-5-21 14:00:44 | 显示全部楼层
楼主是否已经成功了?
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 楼主| 发表于 2010-5-22 18:39:34 | 显示全部楼层
不知道成功是指什么成功!程序做到这一步了,感觉不会在遇到什么技术难题,只要给我时间,其余的程序我可以 一步一步的做出来。突然间没有动力再把它完善下去,因为其一是需要耗费我大量的业余时间来做这个工作,我不想太累,想轻松点做其它事情。其二是没有现实需求,做出来了也只是自己玩玩而已。最近有点关注关节机器人,国内关节机器人的市场几乎全被国外占领,让国人无光啊
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发表于 2010-5-27 14:22:18 | 显示全部楼层
好东东  很实用  我最近也准备做个类似的系统
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发表于 2010-5-28 14:30:58 | 显示全部楼层
楼主牛啊,我们公司一般都用工控机加运动卡的方式。用别人成熟的技术做自己的产品。
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发表于 2010-6-1 09:53:09 | 显示全部楼层
我们也在开发着,想参考一下。
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发表于 2010-6-1 09:55:05 | 显示全部楼层
能否打包EMAIL给我?我很有兴趣。
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发表于 2010-6-1 11:08:37 | 显示全部楼层
能否打包EMAIL给我?我很有兴趣。
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 楼主| 发表于 2010-6-2 20:56:30 | 显示全部楼层
squid网友,能否具体讲一下你们开发的东西,用在什么设备上,控制板是自己用,还是给别人做的控制系统?
6 W! N8 B: {( o  L/ ?4 t你可以在上面下载啊,难道你的权限不够,确实需要的话可以把你邮箱发到我的邮箱里253874750@qq.com
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