超大厚度钢锭火焰切割机数控系统软件设计 .pdfVIP

学兔兔 超大厚度钢锭火焰切割机数控系统软件设计 机械科学研究院哈尔滨焊接研究所(150028) 周 坤 张 锐 韩永馗 哈尔滨理工大学机械动力工程学院(150080) 陈永秋 摘要 超大厚度钢锭火焰切割机是为切割大型铸锻件而设计的专用高档数控设备。由于铸锻件毛坯表面为 不规则多边形或近似圆形，在传统进行水 口和冒口切割时需要不断手动调整割炬高度来保持割炬与工件之间的距 离恒定以保证切割效果。为保证全时自动切割，系统运用激光测距传感器采集工件表面形状信息，以IMAC运动控 制技术为基础，采用基于组件技术的CAD制图控件和面向对象的软件开发方法设计 了一种专用数控系统 ，实现了 手动 、半自动和 自动的高效切割。 关键词： 运动控制器 激光测距 热切割 中图分类号： TG58O．23 的实时位置跟踪，故控制系统选用工业计算机 IPC进 0 前 言 行主题控制 。 激光轨迹跟踪技术是随着激光测量技术而发展的 2 切割机控制系统硬件构成 一 种将空间轨迹再现的运动控制方法 j。测量仪器从 一 维的激光测距传感器到二维的激光器和CCD组成的 系统针对工艺中对运动速度和位置的控制要求， 跟踪系统再到激光三坐标测量仪，均在不同工业场合 设计了以IMAC卡为运动核心的控制系统 (IMAC400 得到了实际应用。系统采用激光测距传感器对工件表 是基于TutboPMAC2以Clipper为核心的高性能四轴运 面进行一次扫描，将工件表面的位置信息通过RS485 动控制卡)j，控制系统的硬件构建采用 IPC的控制思 通讯方式传递给上位机，上位机将数据下载到运动控 想，将 IMAC运动控制器、激光测距仪、PCI板卡通过 制器，通过调用运动控制程序控制割炬进行 自动跟踪 ETH以太网、RS485、PCI总线的通讯方式与 IPC进行 行走 ，同时将运动轨迹显示在 由VC++组建的界面 数据交互。 中。系统软件组建采用模块式的设计思想，将通讯控 图1为切割机控制系统结构图。 件MSCOMM、数据采集卡和 I／O板卡的动态链接库、 CAD画图控件、IMAC卡通讯控件 PCOMM32封装到 MFC应用程序中。应用程序通过判断轨迹数据输入类 型，调用不同运动程序完成手动和 自动的切割动作。 1 切割机控制系统工艺要求 超大厚度钢锭火焰切割机主体为龙门结构。横梁 上配有两把割枪 ，每把割枪要求手动水平和升降运动、 自动合成运动。切割速度为恒定连续可调。同时系统 需要对切割气体进行流量和压力控制，需要进行数据 采集和记录，并对电磁阀等外部I／O进行控制。 基于以上设计要求，考虑到该系统需要大量的数 据采集、实现空间轨迹的数字控制和激光位移传感器 收稿 日期：2012—11一O5 基金项 目：国家科技重大专项基金资助项 目(2009ZX04003～41) 图1 切割机控制系统结构图 46 2012年第 11期 学兔兔 生产应用 r缛慈 工控机选用研华的高端主机610H。激光测距仪 设计程序时首先将数据采集板卡地址初始化，然 选用德国Leuze高精度激光测距传感器，运动控制器选 后打开板卡进行地址分配。在数据采集