繞線機現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)解析

無獨有偶

轉(zhuǎn)貼自：http://hi.baidu.com/cncrxj/blog/item/52b37800a0e9badc267fb57a.html
    數(shù)控繞線機具有一切數(shù)控裝備的高速度、高精度、高柔性和高自動化程度等優(yōu)點，電子產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步也逐步向繞線機的數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動系統(tǒng)提出了更高要求，下面主要從數(shù)控系統(tǒng)與伺服驅(qū)動系統(tǒng)方面介紹其關(guān)鍵技術(shù)。

    高速化技術(shù)-要實現(xiàn)繞線機的數(shù)控高速化，首先要求數(shù)控系統(tǒng)能對由微小程序段構(gòu)成的繞線程序進(jìn)行高速處理，以計算出伺服電機的移動量，同時要求伺服電機能高速度地作出反應(yīng)。采用32位/64位微處理器，是提高繞線機數(shù)控系統(tǒng)高速處理能力的有效手段。在數(shù)控繞線機的高速化中，提高主軸轉(zhuǎn)速占有重要地位。主軸高速化的手段是直接把電機與主軸通過聯(lián)接器，聯(lián)接成一體，聯(lián)接器的變速功能可將主軸轉(zhuǎn)速大大提高。排線部份則采用直線電機技術(shù)來替代目前繞線機排線傳動中常用的滾珠絲杠技術(shù)，在提高排線精度的同時，提高了加速度。除在繞線機上不斷采用新型功能部件外，還需在以下幾個方面進(jìn)行深入研究：

    1.高速繞線必要的工裝模具的跳動及同心度在系統(tǒng)控制的高速運動下，需要專業(yè)合理的設(shè)計需要高精度的加工，方能滿足高質(zhì)量的線圈繞制需求。數(shù)控系統(tǒng)方面的問題也不再能歸結(jié)為簡單的排線幾何動作問題或靜力學(xué)問題。新型排線架控制作為一個動態(tài)對象，它并不是“亦步亦趨”地跟隨主軸的轉(zhuǎn)動對所施加線圈進(jìn)行排線控制，而力圖表現(xiàn)出它的“柔性前瞻和智能性”；另一方面，所施加的控制必須充分顧及被控制對象的動態(tài)特性，才能得到預(yù)期的控制效果。因此，已經(jīng)不能像傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)那樣，可以將控制系統(tǒng)與被控制對象分開來研究和制造，而必須作為一個整體來處理，研究其在高速狀態(tài)下的動力學(xué)問題，以及超高速運動控制條件下光、電信號的時滯影響及其消除的問題。在高速情況下，必須研究集數(shù)控系統(tǒng)與控制對象為一體的整體聯(lián)動、基于整體動力點的非線性控制策略、智能化控制方法等。

    2.機電特性參數(shù)的辨識、分析與控制優(yōu)化高速控制的核心在于實現(xiàn)高加速度，為此需要使伺服機構(gòu)處于最佳工作狀態(tài)，從而獲得系統(tǒng)最大運動加速度。因此，基于系統(tǒng)整體的加速度控制曲線選擇、伺服機電參數(shù)的辨識優(yōu)化、多軸增益的協(xié)調(diào)控制等是當(dāng)前繞線機親型數(shù)控化研究的熱點。

    3.高速、高精插補運算和控制算法高速、高精插補是將復(fù)雜的全自動繞線機運動軌跡按控制規(guī)律分解成伺服控制指令。繞制高度復(fù)雜化的線圈時，繞線程序由大量細(xì)微調(diào)整程序構(gòu)成，繞線機的高速運行除需保證微段程序連續(xù)執(zhí)行外，還需根據(jù)主軸的變化及時預(yù)測線圈當(dāng)前狀態(tài)，實現(xiàn)高加速度運行要求。這就要求對微段程序的高速、高精插補、高速預(yù)處理，微段程序的加減速控制，超前的位置預(yù)測，復(fù)雜軌跡的直接插補以及高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗M(jìn)行深入的研究。

    4.面向高速高精線圈繞制的數(shù)控編程原理及方法,傳統(tǒng)的數(shù)控編程解決了中低速運動中的排線架隨軸移動的問題，但是繞線程序的高速化卻對數(shù)控編程從原理與方法上提出了更高的要求。為此．必須在研究高速繞線工藝機理的基礎(chǔ)上，研究適用于高速高精度繞線的數(shù)控編程原理及方法。在這方面，繞線機高速運動工藝機理、高速繞線參數(shù)知識庫、基于繞線機高速非線性運動誤差補償?shù)囊?guī)劃、程序速度變化的平滑過渡、基于STEP的速度標(biāo)準(zhǔn)、面向特征繞線程序的高級C語言等都是需要研究的內(nèi)容。


    高精度化技術(shù)提高數(shù)控繞線機的運行精度，一般可通過減少數(shù)控系統(tǒng)的誤差和采用機器前瞻性的誤差補償技術(shù)來實現(xiàn)。在減少CNC系統(tǒng)控制誤差方面，通常采取提高數(shù)控系統(tǒng)的分辨率，提高位置檢測精度的方法。然而在高速、高精繞線的情況下，在線動態(tài)測量和補償存在著高精度與大量程幾何量之間的矛盾，是傳統(tǒng)檢測方法難以完成的。因此，需要研究新的測量和補償機理，即進(jìn)行高精度、大量程幾何量的在線動態(tài)檢測原理研究，以及控制誤差的在線和實時檢測、預(yù)報和補償方法等研究，在位置伺服系統(tǒng)中采用前饋控制與非線性控制等方法。為解決繞線機在高速、高精度運行中的小步長與大行程之間的矛盾，需要研究新的高速驅(qū)動原理及機構(gòu)。在繞線機誤差補償技術(shù)方面，除采用齒隙補償、絲杠螺距誤差補償和夾具補償?shù)燃夹g(shù)外，近年來對設(shè)備熱變形誤差補償和空間誤差綜合補償技術(shù)的研究已成為全行業(yè)范圍的研究課題。