【doc】HPGL描述语言在点胶机中的应用

【doc】HPGL描述语言在点胶机中的应用 HPGL描述语言在点胶机中的应用 技术前沿 HPGL描述语 在点胶机中的应用 一文/深圳市众为兴数控技术有限公司周晓军 HPGL是HP公司为描述2D图形信息所 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的图形 语言,起初并非为提供交换式而定制设计,而是为打印 机绘图仪设计,其对笔和笔的路径描述效率高及其读 写方便性,使其成为打印绘图行业标准描述性语言. 点胶机多数为两轴控制系统,即X,Y轴运动, 配合不同胶枪上下,开关动作完成点胶应用需求; 以往的点胶机系统,多数使用教导方式 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 运动轨 迹(即点胶路径),这种方式比较费时,且精度不高. 在这里我们来探讨使用Plt文件导入方式来实现对点 胶机3D控制. 我们现做一下对比: 1.绘图VS点胶 2.彩笔VS胶枪 3.笔的路径VS胶枪路径 两者有非常相似之处,我们只需将彩笔换成胶 枪,绘图就成了点胶了.如果我们将胶枪上下动作归 为第三轴那么就是对3D路径的描述了. 一 ,HPGL语言对3D路径描述 图1为一个简单的图形,使用CorelDRAW9软件 生成HPGL格式的pIt文件,可以清楚看到对这个正方 形的描述. 生成的PIt文件内容: 6000; PD16003600; SP0//1#笔提笔,还原. HPGL中对不同颜色是通过笔号来区分,如下图 所示: ,气口oc『靠,置屯龟 二,移植到点胶系统 移植到点胶系统,我们必须要做的工作有: 笔和枪的对应 1.将不同的胶枪对应不同的笔号(胶颜色对应 笔颜色); 2.预先设置不同胶枪的点胶速度(满足点胶均 匀要求); 3.预选设置不同胶枪的上下高度(以满足阶梯 性点胶系统); 4.根据PIt文件解释胶枪的3D运动. 路径的优化算法 对于复杂的路径.例如小曲线,多拐角等.系 统要求做到匀速运行.即按线经矢量速度运行.同时 配合好胶枪的开关,上下换枪等动作,还要有实时 显示功能.在实际应用中必须采用先优化后加工的 方式进行.如加工文件复杂,还要边加工边优化.下 面我们来作曲线优化算法分析,见下图: 6 假定我们已经把加工的文件都分成相等的线段. 这时我们来讨论如何从A到G点走得平稳且好. 我们先设定每个角度的速度的最大值,当加工 时,运行到对应角度的速度超过它的最大值时电机可 能失步. 0--20度时一一1OOmm/s 21--30度时一一8Omm/s 31--40度时…一6Omm/s 41--50度时-一一一4Omm/s 51--60度时,一3Omm/s 61--90度时,一2Omm/s 91--360度时__.一1Omm/s 假定加工时的起始速度为10mm/s,最大速度为 100mm/s.依据上面的的设定和每点的角度,我们 得出: A点为起始点,所以最大速度为10mm/s: B点的角度为4O.所以最大速度为60mm/s: C点的角度为6O,所以最大速度为30mm/s; D点的角度为30,所以最大速度为80mm/s: E点的角度为50.所以最大速度为40mm/s; F点的角度为g0所以最大速度为20mm/s: G点为终止点.所以最大速度为10mm/s: 从上面的数据可看出加工时不能以最大的速度 (1OOmm/8)运行.因为有些点的最大速度小于 1OOmm/8,这样会导致电机失步,如果用最小速度 10mm/s加工.则效率会很低.所以我们要优化每点的 速度,既要以最快的速度加工,又要使每点的速度不 超过它的最大速度.(即推算出每点实际上加工的速 度).我们设定每个点的速度增量为+/-10mm/s: A点为起始点.所以A点为起始速度10mm/s, B点的最大速度为60mm/s.但A点到B点的增 量只有+/-1Omm/s.所以B点的速度为20mm/s<=B 点的最大速度. C点的最大速度为30mm/s.所以C点的速度为 30mm/s<=C点的最大速度. D点的最大速度为80mm/8,所以D点的速度为 40mm/s<=D点的最大速度. E点的最大速度为4Omm/s.如果E点的速度再 增,就会大于E点的最大速度,所以E点的速度不能再 增,只能为40mm/s<=E点的最大速度. F点的最大速度为2Omm/s,但E点的速度已经为 40mm/s.即使通过减10mm/s的方式,F点的速度也 有30mm/s>F点的最大速度,所以F点的速度为 30mm/s时不能满足小于最大值的要求,需重新反向 计算上面点的速度. 设F点的速度为20mm/s.那么能推出: E点的速度为30mm/s<E点的最大速度; D点的速度为40mm/s<=D点的最大速度; 后面的点C,B,A的值跟先前推的一样,所以不必 再向前推了 G点为终止点.由于F点为20mm/s,到G点时为 第12期数控机床市场.1O7. 技术前沿 10mm/s满足条件 最后得出结论: A=1Omm/s B=20mm/s C=30mm/s D=40mm/s E=30mm/s F=2Omm/s G=1Omm/s 以上只是曲线小线段化的一个处理思路.实际 应用中,需要对整个路径做到匀速运行,其中还有很 多细致的工作.我就不在此赘述了. 三,应用实例 笔者采用主流的32位MCUARM7和FPGA运动芯 片构成的4轴控制器(MC4140AX).实现了上述想法. 下面是笔者开发的一个点胶机实例,供大家参考. 系统功能及要求: 1.胶枪两只.分别点胶两个不同高度的平面; 2.要求速度快速均匀: 3加工图形采用文件(Plt)导入式.不作教导: 4.加工工件模具可以沿X,Y任意偏移(但不作 旋转) 5.要求只对枪一次,无论3中偏移量是多少,系 统可自行完成图形整合.即Plt文件图形和要加工的 图形(模具)重合. 其加工图形如下: 从前面分析来看.不难完成.现在已被东莞精 日公司采用.应用在其点胶机系统上.效果良好. MC414O主要构成及其功能见附录1. 附录1 功能简述: ADT—MC414O是一台高性能的现场四轴步进/ .1O8.第12期数控机床市场 伺服运动控制器.它内含32路光耦输入.4轴编码 器AB相脉;中输入,16路光耦输出.4路脉冲/方向 信号输出.RS232通讯模块,u盘功能.可现场编程. 采用单色图形液晶显示屏,128×64点阵. 功能特点: 1.采用SANSUNG系列的S3c44B0X单片机 (ARM7)主频64MHz. 2.内含2MNorFLASHROM(程序空间). 3.内含8MSDRAM. 4.内含32MNandFLASHROM(数据存储,可 模拟为u盘). 5.支持USB1.1设备接口. 6.4路步进/伺服电机脉冲光耦隔离输出.最高 频率2MHz. 7.脉冲输出可用单脉冲(脉冲+方向)或双脉 冲(脉冲+脉;中)方式. 8.任意2—4轴直线插补,直线加/减速. 9.32位计数(逻辑位置和实际位置). 10.运动中可以实时读出逻辑位置实际位置, 驱动速度. 11.32路光耦隔离输入(含4路AB相输入). 12.4轴编码器AB相脉;中光耦隔离输入(可做8 路开关量输入用). 13.16路集电极开路光耦隔离输出,1,8点共 用一公共端.另8点各有独立的公共端. 14.RS232(?15KV静电保护). 15,开发工具采用UC/OS-Il操作系统. 电气规格 开关量输入: 通道:32.全部光耦隔离. 输入电压:5-24V 脉;中输出: 通道:4脉冲.4方向.全部光耦隔离. 最高脉冲频率:2MHz 输出类型:5V差动输出 输出方式:脉冲+方向或脉冲+脉冲 开关量输出: 输出通道:16全部光耦隔离.其中8路输出共 一 公共端,另8输出各自独立. 输出类型:NPN集电极开路5-24VDC.最大电流 100mA-