一種基于ARM的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的制作方法

本實(shí)用新型涉及一種數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于ARM的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

CNC(數(shù)控機(jī)床)控制器是指計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床(Computer Numerical Control)的程序控制系統(tǒng)，是數(shù)控機(jī)床的核心智能單元，能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序(G代碼、M代碼等)，通過(guò)將其譯碼，從而控制機(jī)床執(zhí)行規(guī)定好了的動(dòng)作，通過(guò)刀具切削將毛坯料加工成半成品或成品零件，大大提高了模具加工的生產(chǎn)率。

目前廣泛使用的數(shù)控機(jī)床控制器主要由德國(guó)、日本和美國(guó)等研發(fā)制造，相關(guān)的技術(shù)對(duì)國(guó)內(nèi)基本是封閉的。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上有的數(shù)控機(jī)床大部分是較大型數(shù)控機(jī)床，如何進(jìn)行小型化設(shè)計(jì)成為需要解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于ARM的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種基于ARM的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，包括ARM處理器、控制面板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制機(jī)構(gòu)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和IO口，所述的ARM處理器分別與控制面板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制機(jī)構(gòu)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和IO口連接，所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制機(jī)構(gòu)與數(shù)控機(jī)床的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路與數(shù)控機(jī)床的主軸連接，所述的IO口與數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)連接。

該系統(tǒng)還包括與ARM處理器連接的顯示器。

顯示器為L(zhǎng)CD顯示器或者觸摸屏。

該系統(tǒng)還包括與ARM處理器連接的上位機(jī)。

所述的上位機(jī)通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或者無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與ARM處理器連接。

所述的上位機(jī)通過(guò)USB接口與ARM處理器連接。

所述的IO口設(shè)有兩路，其中一路與數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)連接，另一路與數(shù)控機(jī)床的IO控制端連接。

所述的ARM處理器為ARM CORTEX M4處理器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)基于本實(shí)用新型的數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)成了中小型化，具有低成本、高性能兼容性、擴(kuò)展性好等特點(diǎn)；

2)本產(chǎn)品自主研發(fā)，既可標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，也可定制，可以控制不同精度的伺服驅(qū)動(dòng)器，從而面向不同檔次的使用需求。

3)適用范圍廣，本實(shí)用新型基于ARM CORTEX M4處理器，實(shí)現(xiàn)CNC控制器功能，本產(chǎn)品可用于數(shù)控機(jī)床、雕刻機(jī)、3D打印機(jī)、機(jī)器人等控制領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，一種基于ARM的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，包括ARM處理器1、控制面板2、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制機(jī)構(gòu)3、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路4和IO口5，所述的ARM處理器1分別與控制面板2、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制機(jī)構(gòu)3、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路4和IO口5連接，所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制機(jī)構(gòu)3與數(shù)控機(jī)床的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器8連接，所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路4與數(shù)控機(jī)床的主軸9連接，所述的IO口5與數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)11連接。

所述的ARM處理器1為ARM CORTEX M4處理器。

該系統(tǒng)還包括與ARM處理器連接的顯示器7。顯示器為L(zhǎng)CD顯示器或者觸摸屏。

該系統(tǒng)還包括與ARM處理器連接的上位機(jī)6。所述的上位機(jī)通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或者無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與ARM處理器連接。所述的上位機(jī)6過(guò)USB接口與ARM處理器連接。

所述的IO口5有兩路，其中一路與數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)11，另一路與數(shù)控機(jī)床的IO控制端10。

本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)以下功能：

1.輸入加工數(shù)據(jù)可以通過(guò)串口輸入，也可通過(guò)U盤(pán)直接輸入文件；

2.實(shí)現(xiàn)G代碼，以及大量其他輔助指令，包括：

G00、G01：直線(xiàn)快速定位及帶速的直線(xiàn)切削進(jìn)給；

G02、G03：順時(shí)針、逆時(shí)針圓弧切削；

G4：等待暫?？刂?；

G10:相對(duì)坐標(biāo)系偏移值設(shè)置；

G17、G18、G19：工作平面設(shè)定；

G20、G21：位置單位選擇(米制、英制)；

G28.0、G28.1：參考點(diǎn)歸位控制；

G40、G41、G42：刀具半徑補(bǔ)償控制；

G43、G44、G49：刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償控制；

G53、G54、G55、G56、G57、G58、G59：工作坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)定；

G61.0、G61.1、G64：削路徑模式設(shè)定；

G80、G81、G82、G83、G84、G98、G99鉆孔指令控制；

G90、G91絕對(duì)位置、增量位置選擇控制；

G92.0、G92.1、G92.2、G92.3：絕對(duì)零點(diǎn)坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)定；

G93、G94速度模式控制；

等G代碼、M代碼及其他代碼的功能實(shí)現(xiàn)，并且可以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)設(shè)定的私有指令。

3.具有手輪控制功能；

4.具有自動(dòng)換刀功能；

5.系統(tǒng)可以通過(guò)連接上位機(jī)來(lái)操作實(shí)現(xiàn)，也可通過(guò)控制面板進(jìn)行操作；

本產(chǎn)品控制器還具有以下特點(diǎn)：

1、鐘形曲線(xiàn)加速/減速，也稱(chēng)作為S曲線(xiàn)加減速，與使用直線(xiàn)加速方式相比，這種方式可使機(jī)床獲得更好的加速效果，與其它加速方式相比，如直線(xiàn)方式和指數(shù)方式，采用鐘形曲線(xiàn)方式可獲得更小的定位誤差。

2.更小的指令單位，本系統(tǒng)機(jī)床主軸傳遞運(yùn)動(dòng)和定位指令的單位可小于1微米。在充分利用CPU處理能力后，其最小指令單位可以更小，由此可獲得更高的加工精度，可使電機(jī)運(yùn)行得更平穩(wěn)，而電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)可使得機(jī)床能夠在床身振動(dòng)不加大的前提下，以更高的加速度運(yùn)行。

3、待加工軌跡監(jiān)控，通過(guò)加工軌跡監(jiān)控可實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的預(yù)處理，以此來(lái)確保能獲得更優(yōu)異的加速/減速控制。

4、可使用數(shù)字伺服控制，使用該系統(tǒng)后，CNC能夠更及時(shí)地控制伺服系統(tǒng)，對(duì)機(jī)床的控制也變得更精確。

5、本控制器具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可以任意修改，也可以為客戶(hù)量身定做實(shí)現(xiàn)私有加工代碼。

6、多坐標(biāo)、多系統(tǒng)控制，本控制器目前的控制系統(tǒng)數(shù)為6個(gè)通道，并且實(shí)現(xiàn)6軸聯(lián)動(dòng)，模塊化設(shè)計(jì)可以使得軸的數(shù)量和功能任意擴(kuò)展。

7、使用本控制器的機(jī)床可以構(gòu)成機(jī)床群，適用于數(shù)控機(jī)床實(shí)驗(yàn)室，教師主機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以收集各個(gè)機(jī)床的信息，包括視頻信息、機(jī)床運(yùn)行信息、出錯(cuò)信息等，可隨時(shí)隨地進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)。

系統(tǒng)參數(shù)配置：

系統(tǒng)可以針對(duì)以下參數(shù)進(jìn)行靈活配置：

1、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制，包括驅(qū)動(dòng)器匹配軸號(hào)、電機(jī)轉(zhuǎn)角、螺距、微步、極性、功率控制等；

2、軸的控制，包括軸運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)最大速度、最大距離、最大加加速、歸零距離控制等；

3、系統(tǒng)參數(shù)配置，包括位置打印時(shí)間間隔、平面選擇、單位、坐標(biāo)系、路徑控制配置等。