繞線機(jī)現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)解析

無(wú)獨(dú)有偶

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    數(shù)控繞線機(jī)具有一切數(shù)控裝備的高速度,、高精度,、高柔性和高自動(dòng)化程度等優(yōu)點(diǎn),，電子產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步也逐步向繞線機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)方面介紹其關(guān)鍵技術(shù),。

    高速化技術(shù)-要實(shí)現(xiàn)繞線機(jī)的數(shù)控高速化,，首先要求數(shù)控系統(tǒng)能對(duì)由微小程序段構(gòu)成的繞線程序進(jìn)行高速處理,，以計(jì)算出伺服電機(jī)的移動(dòng)量,，同時(shí)要求伺服電機(jī)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(jī)數(shù)控系統(tǒng)高速處理能力的有效手段,。在數(shù)控繞線機(jī)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(jī)與主軸通過(guò)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(jī)技術(shù)來(lái)替代目前繞線機(jī)排線傳動(dòng)中常用的滾珠絲杠技術(shù),，在提高排線精度的同時(shí)，提高了加速度,。除在繞線機(jī)上不斷采用新型功能部件外,，還需在以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入研究：

    1.高速繞線必要的工裝模具的跳動(dòng)及同心度在系統(tǒng)控制的高速運(yùn)動(dòng)下，需要專業(yè)合理的設(shè)計(jì)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(wèn)題也不再能歸結(jié)為簡(jiǎn)單的排線幾何動(dòng)作問(wèn)題或靜力學(xué)問(wèn)題,。新型排線架控制作為一個(gè)動(dòng)態(tài)對(duì)象，它并不是“亦步亦趨”地跟隨主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)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(duì)象的動(dòng)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(duì)象分開(kāi)來(lái)研究和制造,，而必須作為一個(gè)整體來(lái)處理，研究其在高速狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題,，以及超高速運(yùn)動(dòng)控制條件下光,、電信號(hào)的時(shí)滯影響及其消除的問(wèn)題。在高速情況下,，必須研究集數(shù)控系統(tǒng)與控制對(duì)象為一體的整體聯(lián)動(dòng),、基于整體動(dòng)力點(diǎn)的非線性控制策略、智能化控制方法等,。

    2.機(jī)電特性參數(shù)的辨識(shí),、分析與控制優(yōu)化高速控制的核心在于實(shí)現(xiàn)高加速度，為此需要使伺服機(jī)構(gòu)處于最佳工作狀態(tài),，從而獲得系統(tǒng)最大運(yùn)動(dòng)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(jī)電參數(shù)的辨識(shí)優(yōu)化、多軸增益的協(xié)調(diào)控制等是當(dāng)前繞線機(jī)親型數(shù)控化研究的熱點(diǎn),。

    3.高速,、高精插補(bǔ)運(yùn)算和控制算法高速、高精插補(bǔ)是將復(fù)雜的全自動(dòng)繞線機(jī)運(yùn)動(dòng)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(shí),，繞線程序由大量細(xì)微調(diào)整程序構(gòu)成，繞線機(jī)的高速運(yùn)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(shí)預(yù)測(cè)線圈當(dāng)前狀態(tài),，實(shí)現(xiàn)高加速度運(yùn)行要求。這就要求對(duì)微段程序的高速,、高精插補(bǔ),、高速預(yù)處理，微段程序的加減速控制,，超前的位置預(yù)測(cè),，復(fù)雜軌跡的直接插補(bǔ)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(yùn)動(dòng)中的排線架隨軸移動(dòng)的問(wèn)題，但是繞線程序的高速化卻對(duì)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(jī)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(jī)高速運(yùn)動(dòng)工藝機(jī)理,、高速繞線參數(shù)知識(shí)庫(kù)、基于繞線機(jī)高速非線性運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償?shù)囊?guī)劃,、程序速度變化的平滑過(guò)渡,、基于STEP的速度標(biāo)準(zhǔn)、面向特征繞線程序的高級(jí)C語(yǔ)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(jī)的運(yùn)行精度,，一般可通過(guò)減少數(shù)控系統(tǒng)的誤差和采用機(jī)器前瞻性的誤差補(bǔ)償技術(shù)來(lái)實(shí)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(cè)精度的方法。然而在高速,、高精繞線的情況下,，在線動(dòng)態(tài)測(cè)量和補(bǔ)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(cè)方法難以完成的,。因此,，需要研究新的測(cè)量和補(bǔ)償機(jī)理，即進(jìn)行高精度,、大量程幾何量的在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)原理研究,，以及控制誤差的在線和實(shí)時(shí)檢測(cè)、預(yù)報(bào)和補(bǔ)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(jī)在高速、高精度運(yùn)行中的小步長(zhǎng)與大行程之間的矛盾,，需要研究新的高速驅(qū)動(dòng)原理及機(jī)構(gòu),。在繞線機(jī)誤差補(bǔ)償技術(shù)方面，除采用齒隙補(bǔ)償,、絲杠螺距誤差補(bǔ)償和夾具補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)外,，近年來(lái)對(duì)設(shè)備熱變形誤差補(bǔ)償和空間誤差綜合補(bǔ)償技術(shù)的研究已成為全行業(yè)范圍的研究課題。