一种教学型伺服运动控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种教学型伺服运动控制系统，包括数控机床，数控机床通过数据线与伺服运动控制器连接，上位机同一个存储模块连接，伺服运动控制器还设有用于连接存储模块的卡槽。本发明专利技术同时提供了一种教学型伺服运动控制方法，包括手动控制走刀过程、DXF文件转换过程、机床自动走刀过程以及模拟数控铣床过程。本发明专利技术用普通上位机取代传统的数控教学设备，体积大大减小，同时利用该系统能够使同学实时控制数控机床走刀，走刀的过程也能实时呈现在上位机上，使同学能够综合理解和运用信号检测、伺服运动控制、数控插补以及精密机械传动等技术方法。

【技术实现步骤摘要】
一种教学型伺服运动控制系统及控制方法
本专利技术涉及一种教学型伺服运动控制系统及控制方法，属于伺服运动控制领域。
技术介绍
目前，大部分院校的数控教学设备过于庞大，不易操作，不能更直观的展现数控的实时插补，缺少人机交互性。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种教学型伺服运动控制系统及控制方法，用普通上位机取代传统的数控教学设备，体积大大减小，同时利用该系统能够使同学实时控制数控机床走刀，走刀的过程也能实时呈现在上位机上，使同学能够综合理解和运用信号检测、伺服运动控制、数控插补以及精密机械传动等技术方法。本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种教学型伺服运动控制系统，包括数控机床，数控机床通过数据线与伺服运动控制器连接，伺服运动控制器通过串口通信模块与上位机连接，所述上位机包括XYZ三轴向控制单元，用于设置主轴转速且控制主轴加速、正转、停止、反转和减速的主轴正反转与调速单元，用于转换DXF文件的G代码解释器单元，用于提供图形形状的AutoCAD图形文件单元，以及用于图形显示的图形显示单元，所述XYZ三轴向控制单元设有6个按钮，分别用于控制数控机床主轴沿X轴向前进和后退、Y轴向前进和后退以及Z轴向前进和后退；上位机通过G代码解释器单元同一个存储模块连接，伺服运动控制器还设有用于连接存储模块的卡槽。本专利技术同时提供了一种教学型伺服运动控制方法，包括手动控制走刀过程、DXF文件转换过程、机床自动走刀过程、以及模拟数控铣床过程：(1)所述手动控制走刀过程是：当按住上位机的XYZ三轴向控制单元设有的6个按钮中的一个按钮时，XYZ三轴向控制单元通过串口通信模块向伺服运动控制器发送16进制控制指令，伺服运动控制器再通过数据线向数控机床发送脉冲信号以控制数控机床的主轴沿X轴向、Y轴向或Z轴向保持前进或后退运动，放开按钮时XYZ三轴向控制单元通过串口通信模块向伺服运动控制器发送16进制控制指令，伺服运动控制器再通过数据线向数控机床发送脉冲信号以控制数控机床的主轴沿X轴向、Y轴向或Z轴向停止前进或后退运动；在数控机床的主轴沿X轴向、Y轴向或Z轴向前进、后退或停止运动过程中，伺服运动控制器将主轴的坐标数据通过串口通信模块发送至上位机的AutoCAD图形文件单元，AutoCAD图形文件单元将坐标数据转换为图形形状传递给图形显示单元，图形显示单元将图形形状显示在上位机的显示器上以供观察；(2)所述DXF文件转换过程是：上位机导入DXF文件，通过G代码解释器单元从DXF文件的ENTITIES段提取图形数据，生成G代码文件，再利用数控插补的逐点比较法分析处理G代码文件，形成图形坐标数据保存在微线段文件中，最后将G代码文件和微线段文件存储于存储模块中；(3)所述机床自动走刀过程是：将存储模块通过卡槽与伺服运动控制器连接，伺服运动控制器读取存储模块中存储的微线段文件，并根据微线段文件通过数据线向数控机床发送脉冲信号，以控制数控机床走刀；在数控机床走刀过程中，伺服运动控制器将微线段文件通过串口通信模块发送至上位机的AutoCAD图形文件单元，AutoCAD图形文件单元将微线段文件转换为图形形状传递给图形显示单元，图形显示单元将图形形状显示在上位机的显示器上以供观察；(4)所述模拟数控铣床过程是：在主轴正反转与调速单元上设置工件X轴向偏移量、工件Y轴向偏移量以及进给速度；主轴正反转与调速单元将工件X轴向偏移量、工件Y轴向偏移量以及进给速度通过串口通信模块发送到伺服运动控制器，伺服运动控制器根据设置的工件X轴向偏移量和工件Y向轴偏移量通过数据线发送脉冲信号至数控机床的步进电机驱动器以驱动工件沿X轴向和Y轴向运动，使工件到达指定位置；同时主轴正反转与调速单元将设置的进给速度转换成百分量，通过串口通信模块发送到伺服运动控制器，伺服运动控制器再将转换成百分量的进给速度发送至数控机床，以控制数控机床调速；在工件沿X轴向和Y轴向运动以及数控机床调速过程中，伺服运动控制器将工件的坐标数据通过串口通信模块发送至上位机的AutoCAD图形文件单元，AutoCAD图形文件单元将坐标数据转换为图形形状传递给图形显示单元，图形显示单元将图形形状显示在上位机的显示器上以供观察。本专利技术基于其技术方案所具有的有益效果在于：(1)本专利技术的教学型伺服运动控制系统利用上位机取代传统的体积庞大的数控教学设备，维护简单，降低了学校的经营成本；(2)本专利技术利用上位机的G代码解释器单元实现转换DXF文件过程，并将转换后的微线段文件存储于存储模块，存储模块可以插入伺服运动控制器以自动控制数控机床走刀，具有很强的实用性；(3)本专利技术设有AutoCAD图形文件单元和图形显示单元，能够在走刀过程中实时地将坐标数据或微线段文件转换为图形显示出来，让学生实时观察伺服运动控制，效果直观，提高了教学效果。附图说明图1是一种教学型伺服运动控制系统示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。参照图1，本专利技术提供了一种教学型伺服运动控制系统，包括数控机床，数控机床通过数据线与伺服运动控制器连接，伺服运动控制器通过串口通信模块与上位机连接，所述上位机包括XYZ三轴向控制单元，用于设置主轴转速且控制主轴加速、正转、停止、反转和减速的主轴正反转与调速单元，用于转换DXF文件的G代码解释器单元，用于提供图形形状的AutoCAD图形文件单元，以及用于图形显示的图形显示单元，所述XYZ三轴向控制单元设有6个按钮，分别用于控制数控机床主轴沿X轴向前进和后退、Y轴向前进和后退以及Z轴向前进和后退；上位机通过G代码解释器单元同一个存储模块连接，伺服运动控制器还设有用于连接存储模块的卡槽。其中，XYZ三轴向控制单元通过串口通信模块向伺服运动控制器发送16进制控制指令，伺服运动控制器通过数据线向数控机床发送脉冲信号。主轴正反转与调速单元上可以设置工件X轴向偏移量、工件Y轴向偏移量以及进给速度，该主轴正反转与调速单元将工件X轴向偏移量、工件Y轴向偏移量以及进给速度通过串口通信模块发送到伺服运动控制器，伺服运动控制器根究该设置通过数据线发送脉冲信号至数控机床的步进电机驱动器，主轴正反转与调速单元还能将进给速度转换成百分量，通过串口通信模块发送到伺服运动控制器，伺服运动控制器再将转换成百分量的进给速度发送至数控机床。G代码解释器单元可以将上位机导入的DXF文件的ENTITIES段提取图形数据，生成G代码文件，并形成图形坐标数据保存为微线段文件，再将G代码文件和微线段文件存储于存储模块中。当存储模块通过卡槽与伺服运动控制器连接时，伺服运动控制器读取存储模块中存储的微线段文件，并根据微线段文件通过数据线向数控机床发送脉冲信号，以控制数控机床走刀。在控制机床走刀过程中，伺服运动控制器可以将坐标数据或者微线段文件通过串口通信模块发送至上位机的AutoCAD图形文件单元，AutoCAD图形文件单元将坐标数据或者微线段文件转换为图形形状传递给图形显示单元，图形显示单元将图形形状显示在上位机的显示器上以供观察。本专利技术同时提供了一种教学型伺服运动控制方法，包括手动控制走刀过程、DXF文件转换过程、机床自动走刀过程、以及模拟数控铣床过程：(1)所述手动控制走刀过程是：当按住上位机的XYZ三轴向控制单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种教学型伺服运动控制系统，包括数控机床，其特征在于：数控机床通过数据线与伺服运动控制器连接，伺服运动控制器通过串口通信模块与上位机连接，所述上位机包括XYZ三轴向控制单元，用于设置主轴转速且控制主轴加速、正转、停止、反转和减速的主轴正反转与调速单元，用于转换DXF文件的G代码解释器单元，用于提供图形形状的AutoCAD图形文件单元，以及用于图形显示的图形显示单元，所述XYZ三轴向控制单元设有6个按钮，分别用于控制数控机床主轴沿X轴向前进和后退、Y轴向前进和后退以及Z轴向前进和后退；上位机通过G代码解释器单元同一个存储模块连接，伺服运动控制器还设有用于连接存储模块的卡槽。

【技术特征摘要】
1.一种教学型伺服运动控制系统，包括数控机床，其特征在于：数控机床通过数据线与伺服运动控制器连接，伺服运动控制器通过串口通信模块与上位机连接，所述上位机包括XYZ三轴向控制单元，用于设置主轴转速且控制主轴加速、正转、停止、反转和减速的主轴正反转与调速单元，用于转换DXF文件的G代码解释器单元，用于提供图形形状的AutoCAD图形文件单元，以及用于图形显示的图形显示单元，所述XYZ三轴向控制单元设有6个按钮，分别用于控制数控机床主轴沿X轴向前进和后退、Y轴向前进和后退以及Z轴向前进和后退；上位机通过G代码解释器单元同一个存储模块连接，伺服运动控制器还设有用于连接存储模块的卡槽。2.一种基于权利要求1所述系统的教学型伺服运动控制方法，其特征在于：包括手动控制走刀过程、DXF文件转换过程、机床自动走刀过程、以及数控机床过程：(1)所述手动控制走刀过程是：当按住上位机的XYZ三轴向控制单元设有的6个按钮中的一个按钮时，XYZ三轴向控制单元通过串口通信模块向伺服运动控制器发送16进制控制指令，伺服运动控制器再通过数据线向数控机床发送脉冲信号以控制数控机床的主轴沿X轴向、Y轴向或Z轴向保持前进或后退运动，放开按钮时XYZ三轴向控制单元通过串口通信模块向伺服运动控制器发送16进制控制指令，伺服运动控制器再通过数据线向数控机床发送脉冲信号以控制数控机床的主轴沿X轴向、Y轴向或Z轴向停止前进或后退运动；在数控机床的主轴沿X轴向、Y轴向或Z轴向前进、后退或停止运动过程中，伺服运动控制器将主轴的坐标数据通过串口通信模块发送至上位机的AutoCAD图形文件单元，AutoCAD图形文件单元将坐标数据转换为图形形状传递给图形显示单元，图形显示单元将图形形状显示在上位机的显示器上以供观...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴来杰，黄亮，杨元红，李学斌，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42