CN107219821A - 六轴联动机器人曲线插补算法及纳米级运动控制*** - Google Patents

六轴联动机器人曲线插补算法及纳米级运动控制*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种六轴联动机器人曲线插补算法及纳米级运动控制***，它包括中央处理器、以太网接口、智能位置控制器；以太网接口通过信号线与中央处理器的输入端相连接；智能位置控制器与中央处理器的输出端相连接；智能位置控制器的输出端通过信号线分别与X轴驱动接口、Y轴驱动接口、Z轴驱动接口、4轴驱动接口、5轴驱动接口、6轴驱动接口相连接；中央处理器的输出端还通过信号线分别与I/O接口、手轮接口、主轴控制接口相连接；I/O接口的输出端通过继电器与外部电器相连接。本发明具有集成度高、操作简单、管理方便的优点，可以实现很高的加工速度及连续微小程序段的高速加工，能真正实现6轴、5轴的实时联动以及全6轴切向弯刀插补。

Description

六轴联动机器人曲线插补算法及纳米级运动控制***
技术领域
本发明涉及一种控制***，尤其涉及一种六轴联动机器人曲线插补算法及纳米级运动控制***。
背景技术
数控***是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制***。数控***已经可以实现纳米插补与控制技术，并广泛地运用于机器人、智能化加工技术和CAD/CAM技术，数控***本身也从封闭转向开放式，并朝着高速、高精度化、网络化、环保化的方向发展。高档数控***是决定机床装备的性能、功能、可靠性和成本的关键因素。我国的数控***虽取得了较大发展，但是我国高档数控机床配套的数控***90％以上的都是国外产品，而国外对我国至今仍进行封锁限制，成为制约我国高档数控机床发展的瓶颈。目前国内较先进的数控技术有华中数控、北京机电院高等公司开发的五轴联动数控***，可以应用于数控加工中心、数控龙门铣床和数控铣床；广州数控生产的GSK983M***是中高档数控***产品，该***最多可实现5轴4联动，较适合用于铣床和小型加工中心。这些五轴数控***一般采用3+2模式，具有精度不高、效率低，抗干扰能力差，功能单一的缺陷，而且不能实现6轴5轴的实时联动。因此，可以控制更多轴联动的高档数控***的开发迫在眉睫。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种六轴联动机器人曲线插补算法及纳米级运动控制***。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种六轴联动机器人曲线插补算法及纳米级运动控制***，它包括中央处理器、以太网接口、智能位置控制器；以太网接口通过信号线与中央处理器的输入端相连接；智能位置控制器与中央处理器的输出端相连接；智能位置控制器的输出端通过信号线分别与X轴驱动接口、Y轴驱动接口、Z轴驱动接口、4轴驱动接口、5轴驱动接口、6轴驱动接口相连接；
中央处理器的输出端还通过信号线分别与I/O接口、手轮接口、主轴控制接口相连接；I/O接口的输出端通过继电器与外部电器相连接；外部电器上设置有用于检测六轴原点位置的位置传感器；主轴控制接口与数控机床的主轴相连接。
控制***还包括电源接口；中央处理器通过电源接口与外接电源相连接。控制***还包括USB接口；USB接口通过数据线与中央处理器的输入端相连接。
控制***通过焊接在100×180mm的四层印制电路板上形成模块化的集成电路控制器。
本发明具有集成度高、操作简单、管理方便的优点，可以实现很高的加工速度及连续微小程序段的高速加工；此外，本发明能真正实现6轴、5轴的实时联动以及全6轴切向弯刀插补，支持RTCP刀尖跟随功能，并且可以实时完成从卡笛尔坐标系到雅克布矩阵的转化。
附图说明
图1为本发明的连接关系结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明包括中央处理器、以太网接口、智能位置控制器；以太网接口通过信号线与中央处理器的输入端相连接；智能位置控制器与中央处理器的输出端相连接；智能位置控制器的输出端通过信号线分别与X轴驱动接口、Y轴驱动接口、Z轴驱动接口、4轴驱动接口、5轴驱动接口、6轴驱动接口相连接；
中央处理器的输出端还通过信号线分别与I/O接口、手轮接口、主轴控制接口相连接；I/O接口的输出端通过继电器与外部电器相连接，I/O接口通过继电器控制外部电器的运行开关；外部电器上设置有用于检测六轴原点位置的位置传感器，I/O接口通过传感器可以检测六轴的原点位置、主轴转速、急停和自动对刀功能；手轮接口连接上手轮用于教导式数控机床机械工作原点设定、步进微调与中断***等动作；主轴控制接口与数控机床的主轴相连接，用于控制数控机床主轴的开关、正反转、主轴转速的自动调节。
控制***还包括电源接口；中央处理器通过电源接口与外接电源相连接。控制***还包括USB接口；USB接口通过数据线与中央处理器的输入端相连接。控制***通过焊接在100×180mm的四层印制电路板上形成完整的集成电路控制器。
中央处理器是整个控制***的核心构件，采用的是32位微处理器，通过支持现场总线以工业以太网方式进行连接，EMC(电磁兼容性)抗干扰能力强，可通过互联网、私有云以及USB连接主机等方式随时升级固件，支持二次开发和算法的升级、补偿。
本发明的工作原理为：由计算机上位机模块通过以太网通讯把国际通用G代码与M代码程序发送给中央处理器进行插补运算，再由中央处理器分别将信号发送给智能位置控制器、I/O接口、主轴控制接口，从而实现对6轴/5轴加工中心、6轴/5轴车削加工中心、5轴齿科加工中心、数控车床、数控铣床、数控等离子、激光雕刻机切割机、3D打印机、机器人等数控设备的控制。
本发明为模块化设计，通过安装在受控设备上直接由计算机控制运行，集成度高、操作简单、管理方便；可以实现很高的加工速度及连续微小程序段的高速加工；此外，本发明能真正实现6轴、5轴的实时联动以及全6轴切向弯刀插补，支持RTCP刀尖跟随功能，并且可以实时完成从卡笛尔坐标系到雅克布矩阵的转化。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种六轴联动机器人曲线插补算法及纳米级运动控制***，其特征在于：它包括中央处理器、以太网接口、智能位置控制器；所述以太网接口通过信号线与中央处理器的输入端相连接；所述智能位置控制器与中央处理器的输出端相连接；所述智能位置控制器的输出端通过信号线分别与X轴驱动接口、Y轴驱动接口、Z轴驱动接口、4轴驱动接口、5轴驱动接口、6轴驱动接口相连接；
所述中央处理器的输出端还通过信号线分别与I/O接口、手轮接口、主轴控制接口相连接；所述I/O接口的输出端通过继电器与外部电器相连接；所述外部电器上设置有用于检测六轴原点位置的位置传感器；所述主轴控制接口与数控机床的主轴相连接。
2.根据权利要求1所述的六轴联动机器人曲线插补算法及纳米级运动控制***，其特征在于：所述控制***还包括电源接口；所述中央处理器通过电源接口与外接电源相连接。
3.根据权利要求2所述的六轴联动机器人曲线插补算法及纳米级运动控制***，其特征在于：所述控制***还包括USB接口；所述USB接口通过数据线与中央处理器的输入端相连接。
4.根据权利要求3所述的六轴联动机器人曲线插补算法及纳米级运动控制***，其特征在于：所述控制***通过焊接在100×180mm的四层印制电路板上形成模块化的集成电路控制器。
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