伺服系统实验指导书.doc

实验一 数控二维平台实验指导书 数控二维平台是数控系统中的基础装置。不难想象，当人们对数控二维平台配备以不同的第三维方向的设计便可以满足不同场合的需求。例如，当第三维设计成笔架形式时，就可组成一台绘图仪，当设计成缝纫机头时，就有可能具备电脑提花机的功能；当我们将二维数控平台设计成自动铣床的一部分时，又可以组成一台电脑雕刻机…等等。 本实验的主要目的。 本实验中，我们给数控二维平台配以磁性笔架作为平台运动轨迹的记录装置，从中体验数控二维平台的一些基本功能。 通过实验，我们还将进一步加深对于数控装置和数控系统的认识和理解。 本次实验的任务是： 认识数控二维平台实验设备的组成。 1．1 数控二维平台实验设备总体上由：机床本体、伺服系统、计算机控制界面、数控装置、测量反馈装置及相关的电气供配电系统组成。 1．2 除机床本体之外，数控二维平台实验设备的伺服系统由两台步进电动机及其驱动器组成。步进电动机及驱动器的技术参数见说明书：《两相混合式步进电动机细分驱动器SH-20403》一文和图纸：《步进电动机及其驱动器》。 1．3 数控二维平台实验设备的计算机控制界面用VB6.0编写，具体使用和操作方法将在本文的第2小节中介绍。 1．4 在数控二维平台实验设备中，数控装置由以单片机89C51为核心的自制实验板卡StepMotorsDriver1组成，该板卡的具体硬件电路可见图纸：《两维平台步进控制电路》。 1．5 数控二维平台实验设备中提供的测量反馈装置有两种，一种是开关量信号，是由每台机床的X、Y轴两端安装的干簧管开关在磁铁接近时实现的；另一种是由光栅采集的数字量信号，两种装置所采集的信息都要经过单片机处理之后才能实现所要求的功能。 1．6 电气供配电系统的组成线路和工作原理见《两维数控平台电气线路图说明书》。 通过实践操作，体验数控二维平台的基本功能。 实验步骤。 2．1 对照实物设备和相关图纸，认识系统的各个功能部分及实现该功能部分的主要元器件。 2．2 检查系统的电气连接线路和通信线路，看是否有开路、掉线和接线端子松动或断头的现象，如有异常，应参考邻近台位的接线方式妥善处理。在需要笔录平台轨迹的情况下，应先设置好笔杆的初始位置，以保证四周有足够的划线工作区间。 2．3 在确认接线无误的情况下，可将平台的电源插头接入220V交流电源插口，此时，平台系统中5V直流电源LED信号灯亮，此信号表示控制电源已经开始供电，5V直流输出正常；数控板卡上也应有一个LED信号灯量，此信号表示单片机程序已经开始运行，目前正处于待命状态。 2．4 打开计算机，在桌面上找到一个名为“DEMO”的VB执行文件，双击该文件，调出《数控平台基本功能实验》界面。 2．5 数控二维平台基本功能操作实验 2．5．1 自动归零操作实验。 一般数控机床都有一个“开机恢复零位”的功能，所谓零位一般是指X轴和Y轴的中点。 本实验研究解决了如何实现这一基本功能的问题。 单击“自动归零”框架内的X按钮，X轴的“自动归零”动作开始执行：平台首先自动向X轴的正方向移动，当到达正向极限位置时，步进电动机反转，平台反向朝X轴的负方向运行，与此同时，单片机开始自动记录所走过的步数，当平台到达负向的极限位置时，单片机已经获得了X轴的移动总步数，并立即计算出到达X轴中点的步数，然后平台又反向朝X轴的正向移动，到达中点时，平台便停止运行。 单击“自动归零”框架内的Y按钮，Y轴的自动归零动作也即刻开始执行，其动作过程及原理与上述相同。 2．5．2 轴向位移操作实验。 数控运动控制指令中有“快速点定位指令—G00”该指令是使刀具从当前位置以系统设定的速度快速移动到坐标系的另一位置。 该功能在笔架不动，平台运动的情况下，可以通过平台的轴向位移来实现。 在“轴向位移”框架内，先选中“位移量”组合框，点击框右侧的下拉按钮，在下拉列表中，选中需要的位移量，点击鼠标左键。组合框内便显示出所选的位移量。 “轴向位移”框架内的四个命令按钮，分别标明X+、X-、Y+、Y-表示位移的方向。当点击X+按钮时，平台将向X轴的正方向移动刚才组合框内所选中的位移量。其余按钮的功能类同。 可以利用轴向位移功能来绘制X或Y轴方向的直线，当所设定的位移量不够大时，可以连续移动若干次，直到达到所需的位移量。 “轴向位移”的特点是：只有单个步进电动机工作，拖动平台按单轴方向移动，这是与后面将要说到的直线插补最根本的区别。 2．5．3 直线插补操作实验。 该实验采用了DDA计算法进行直线插补，作为直线运动控制指令G01的一个平面直线插补的实例进行演示。 在“直线插补”框架内，先选中“选择长度”组合框，点击框右侧的下拉按钮，在下拉列表中，选中需要的直线插补长度，点击鼠标左键。组合框内便显示出所选的直线插补长度。 “直线插补”框架内的四个命