小型牙刷植毛机数控系统的模块化设计

小型牙刷植毛机数控系统的模块化设计 《机床与液压》,,,,(,,(, ?,,? 小型牙刷植毛机数控系统的模块化设计 李 勇，李伟光 (华南理工大学机械工程学院，广东广州,,,,,,) 摘要: 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 着重论述了植毛机电气控制系统的主要硬件模块:单片机控制模块、键盘输入模块、,,,显示模块、,,,控制模块、伺服控制模块及其软件模块。植毛机采用闭环控制方式及逐点比较法的插补控制算法，能快速、准确的完成植毛动作。，实际应用表明，该系统具有良好的稳定性。 关键词:数控装置;单片机;可编程序控制器;模块化设计 中图分类号:,,,,;,,,,,(, 文献标识码:, 文章编号:,,,卜?,,,,(,,,,),—,,,—, ,,,,,,, ,,,,,, ,, ,,,,,—,,,, ,,,,,, ,,,, ,,;,,,, ,,,, ,,,,, ,, ,, ,,;,,,,,,, ,， ,,,,，,， ,,,—,,,,, (,,,,,, ,, ,,;,,,,;,, ,,,,,,,,,,,，,,,,, ,,,,, ,,,,( ,, ,,;,(， ,,,,,,,,,, , ,,,,,， ,,,,,) ,,,,，?,;,:,,, ,,,,,,,, ,,, ,,,,,,，(, ,,,,,,, ,, ,,,,,,, ,,,, ,,,„,,,,, ,,,, ,,, ,,，,”(,,(:,(,( 厂,,, ,,,;,,,, ,,,,,,, ;,,,,,—,(,,,;,,,,, ,,;,,,,,,,，,,, ,,,;, ,,;,,,,, ;,,,,, ,,,,“,,, ,, ,,, ,,,(, ,),,,, ,,,,,,,; ,(，(王,,,,， ,, ,,,?(, ,, ,,,—;,,,,, ,,,,,,，,,,,,,,,—,,,,, ,,,,,,，【。,, ,,,,,,，,，(,—;,,,，,, ,,,,,, ,,(, ,,,,()一;,,,,,, ,,,，,，,,,( ,,,, ,,,(„,,,, ，(),, ;,, ,,,, ,,,, ,,,, ,,,,—,,,,(, ,,, ,，?(。,,,，),，,,, ,,,,, ,,, ,,,,,,,,, ,, ,,,,,;,,(,,( ,,,,,,,,: ,,,,,,;,, ;,,,,, ,,,,;,;,,,, ,,;,;(),,,,,,;,，((:;,《)(,,,,, ,,,,,,,引言 块化设计方法旧。„,“～，把整个系统分解为若干个具 现代科学技术的发展，产品市场的激烈竞争，要 有相对独立功能的子系统，形成不同的功能模块(以求产品的批量越来越小，设计和制造周期越来越 提高产品的开发速度，快速响应市场需求;同时希望短,?～。数控机床具有适应性强、加工精度高、质量 提高产品的质量、性能并降低成本、牙刷植毛机数控好、加工效率高等特点，得到了广泛的应用，但已有 系统总模块设计如图,昕示，数控软硬件系统多为专用、独立结构，不利于各部件系统之间的移植、扩展、互操作。为此，许多学者专家提出了开放式数控系统的概念，在开放式系统中采用模块化、层次化的结构。,“。。国产中小经济型数控系统多以单片机为控制核心，而单片机数控系统多存在四个问题:?开环控制，无控制算法;?运算速度慢;?无法根据,指令或对,指令的支持不完善; ,。器霭矧婆愚雾,萼雾掣器,辈掣, ,辑子程序,子程序,程序 子程序 罕森岸?～?人机交互性差”一。针对这些问题，本文采用模块 图, 系统设计框图化、层次化结构的思想研制了一种基于单片机和,,; ,硬件系统控制结构的数控牙刷植毛机系统，具备检测、控制、 系统采用高速单片机为控制核心，在结构上将控视教、人机对话等一系列功能，控制系统采用高性能 制板与电机驱动器分开。单片机控制板 采用高集成度的单片机芯片、高精度的步进电机及其驱动系统、可 的元器件以减少布线密度，用优化的电路结构增强抗编程控制器,,;、位置检测反馈等部件，构成一个实 干扰和耐灰尘能力。并使用了电磁屏蔽和防振 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ，用高效的闭环数控系统。可实现每分钟植毛,,,, 缩短了控制核心与驱动器连线长度，用轴流风机抽风,,,孑,，日完成量达,,,,,,,,,支牙刷的大批量生 散热，这些措施保证了硬件的高可靠性、能够适应生产，充分满足了市场的需求，为企业带来良好的经济 产现场的恶劣环境。效益。现就该系统的设计思想及其软硬件主要模块作 ,(, ,,,模块一介绍。 控制板上的高速单片机(,,，?,,,,,)负责整个系, 牙刷植毛机数控系统工作原理及其总体结构设 统的协调运作，包括接收键盘输入、显示输出、检测计 各个控制环节、控制各支路动作、报警提示、人机对 牙刷植毛机是以单片机及,,;为整个系统的控 话、接收,，(;反馈信息等;,,;部分负责监测机床制核心，驱动,、,两轴做插补运动的数控机床系 的安全开关、缺丝开关、急停、自动,手动、停止,启统。整套系统中包含电源变压器、单片机系统、三菱 动、刹车按钮等各个部位电磁阀、开关的状态并作出,,,、键盘及液晶显示屏、步进电机及其驱动器、高 相应的处理，同时将机床的各部分信息反馈给单,,„精度,、,方向运动平台、控制软件等。 机;单片机与,,;之间采用并行口通信，相互滂诵。 在牙刷植毛机数控系统设计中，我们采用的是模 共同完。乏牙锸,植毛动作。控制系统的原理框图如图: 万 方数据 ?,,? 《机床与液压》,,,,(?,(,所示。 ,,,—— ,,…一一接收键盘扫描码…一一 一，壁堡， 一 ,;,,, ,,;,,,,—,,,, (,,,,) ～砸卜—恒 ,;,,, ,: ,,,,,(,;,); ,卜叫～矍塾堡焦, 照 筑 “忙,捌排, 鼍 ,,; ,,,,,(～,;,); 控 , 制 ,,,(,,,;,,,;,，，) 板 ,,,,,,(,;,); —也旦翌塑竺,—爿酬床 ,,,,—,,,,,,: —?丽,苫麓, ?，一一兰兰塑堡里堕堡,,三〔一 ,,,,蠡,,,—,,; ,,,一,,,,,: 图,控制系统的原理框图 ,而,—,,,,,,:,(,通讯模块 ,,,,,(～,;,);,玻钡テ耄校蹋愕耐ㄐ?, 在本系统中，,,,既要与单片机进行通信，又要 ,,,,,(,;,);对机床上各传感器的信号作出响应。,,,与单片机的 ,;,,— ;,,,— ,“,,,,,,;通信可以通过串行接口或并行接口来实现。串行通信 ,,,,,(～,;,);所需,,,点数少，但速度慢，且需专门编写通信协 ,,,,,(,;,);议程序。鉴于本数控系统的单片机控制模块有足够的 ,,,,,(～(,;,,,,,));,,,接口(片外扩展两片,,,,芯片)，我们采用并行 ,,,,,—,,(,);,,延时去抖动接口的方式来实现,,;与单片机的通信，将,,,,芯 ,,,,,(,,,,—,,);,,扫描码放,,,,—,,变片的,,、,,口作为,,;与单片机的输入输出通道， 量中,,、,,口各八位(可表示机床的,,,,,,种状态)。 , ,,冰球术术半术书术掌卓爿:半幸冰卓术术宰书,球木卓:扣半半宰机床上的传感器主要包括,、,轴导轨限位开关及换 ,(,(, 液晶显示屏与单片机的通信毛机构传感器等。通信的框图如图,所示。 液晶显示器(,,,)比起数码管来说具有显示信 , ,轴导轨限位开关 堕 ,, 片 , 息多、体积小、功耗低等特点。本数控系统选用深圳 ,轴导轨限位开关 机 研安佳电子有限公司的,,,×,,,可视化编程,;,液 蔷,,,, ,,, 主 电机 机 板 床 晶显示模块作为显示终端，以简化系统操作，改善人 , ,色毛 ,, , ——?， “巴乇快毛帆嗣 机对话环境，使显示内容丰富，图文并茂，提高可视 ;色毛 化程度。为提高,;,的, 响应速度，可先把控制 图,单片机与,,;的接口 系统要用到的图标和字,(,(,键盘与单片机的通信 库预装入,;,自带的存 键盘与单片机之间的数据传送采用,,,,,串行 贮系统中，然后系统单传送。标准,,键盘接口有时钟线,;,，数据线,,,， 图,单片机,,,,,,与 片机控制模块通过串口，,,电源线，地线,,,。 , , ,,,×,,,模块的接口 ,, 州 给,,,显示屏发送相应键盘与单片机的连接如图 ，,,(, , ,，, 命令控制需要生成的界面和信息。接口方式如图,所,所示。接口,,(,和 ,,口， , 键盘 示。具体;,,通信例程如下: ,,一一将临时数组中的数据送,,,显示… ，,,(, ,,,,,(,分别连接键盘的时钟 ,,, ,线(,;,)和数据线 ,,, ,,,,(,，,)，单片机的,,口内 ,,,,—,,,,,,,(,,,,) 图,键盘与单片机的接口 ,部为上拉输出形式，可以 ,;,,, ,,,:和键盘的通信线直接相连，由软件控制产生收发时 ,,,,,:序。当任一键按下时，键盘立即产生按键的扫描码， ,,,,,(,,,,—,,,,,,〔,〕～,,列,,),单片机通过串行通信接收按键扫描码，识别是哪个键按下。具体,,,通信例程如下: ,,,,,,,,,—,,,,,,〔,〕; ,,,,,(，，?，,,,); 万 方数据《机床与液压》,,,,(,,(, ?,,? ?,。,,,: 在软件上，则是根据植毛机的工作机理采用逐点比较 ,，，;, 法的插补算法„,，,,，保证了工作台的高速、高精度运 ,,,,,—,,(,); .