[发明专利]多自由度数控开孔切割机

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控设备，特别涉及一种应用在船厂的多自由度数控开孔机。

背景技术

随着计算机技术的高速发展，传统的制造业发生了根本性的变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。由于数控技术是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志。因此，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。机械制造的竞争，其实只是数控的竞争。

在渤海船厂和南京化工机械厂的生产过程中，潜艇壳体上开孔和压力容器上开孔一直是难点问题。和其他船舶建造相同，船上的水管、气管、电缆都是通过管道铺设的，因此在很多地方都需要开大小不同，方向各异的圆孔、方孔或者其他不规则孔。由于潜艇建造的特殊性，为了不影响潜艇的下潜深度，对切割、焊接的精度要求比较高，人工手动切割满足不了技术需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够在人工达不到的区域进行准确切割焊接的嵌入式数控切割机。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的硬件平台包含如下组成部分：DSP控制器部分，参数输入部分，实时显示部分，全数字交流伺服电机驱动控制部分。本系统硬件平台使用的控制器是TI生产的专门用于控制领域的DSP（TMS320LF2407）；参数输入部分由非编码行列式键盘完成；实时显示部分是利用MGLS—12232液晶模块实现的；全数字交流伺服电机及其驱动器用的是松下的MINAS系列。

本发明的键盘是行列式非编码键盘，对行列式键盘进行扫描的工作原理如下：首先判断键盘中有无键按下，由DSP芯片的I/O口向键盘送（输出）全扫描字，然后读入（输入）行线状态来判断。方法是：向列线输出扫描字0H，把全部列线置为低电平，然后将行线的电平状态读入。如果有按键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平，从而使行输入不全为1。判断键盘中哪一个键被按下是通过将列线逐列置低电平后，检查行输入状态实现的。方法是：依次给列线送低电平，然后查所有行线状态，如果全为1，则所按下的键不在此列；如果不全为1，则所按下的键必在此列，而且是在与零电平行线相交的交点上的那个键。为了提高CPU的效率，本系统采用中断扫描方式，即只有在键盘有键按下时才产生中断申请，CPU响应中断，进入中断服务程序进行键盘扫描，并作相应处理。本系统的键盘是4*4行列式键盘。

本发明选用的是松下的MINAS系列的交流伺服电机，其由TMS320LF2407产生的位移脉冲和方向脉冲，这两种脉冲通过一个小电路（见附录中的电路图）输入到全数字交流伺服电机驱动器的PULS1、PULS2、SIGN1和SIGN2端口，PULS1和PULS2端口通过一个电阻和发光二极管形成回路存在于驱动器的内部中，当位移脉冲处于高电平时，回路中的发光二极管发亮，发光二极管的光通过驱动器内部的光电耦合器产生位移信号使电机转动一个角度。

本发明的软件流程是这样的：系统的初始化主要是对TMS320LF2407的I/O口和事件管理器（EV）进行初始化。I/O口的初始化编程是根据系统中I/O口的应用情况对I/O口复用控制寄存器（MCRx）和数据和方向控制寄存器（PxDATDIR）进行设置。因为本发明采用的键盘是非编码行列式键盘，因而键盘的每一个键的功能可以根据需要自行定义并通过编程实现。现对本系统键盘的16个键定义如下：键1到键10分别定义为数字0~9，它们是用来输入切割时的运动轨迹的坐标值和速度的给定值；键11到键13分别定义为坐标轴X、Y、Z，它们是用来确定输入的坐标值是属于哪一个坐标轴；键14定义为速度键Speed，它是用来确定输入的数值为给定的速度值；键15和键16分别定义为开始Start和结束Stop，它们是用来控制切割机的启动和停止。

因为本系统采用的键盘是非编码行列式键盘，因而键盘的每一个键的功能可以根据需要自行定义并通过编程实现。现对本系统键盘的16个键定义如下：键1到键10分别定义为数字0~9，它们是用来输入切割时的运动轨迹的坐标值和速度的给定值；键11到键13分别定义为坐标轴X、Y、Z，它们是用来确定输入的坐标值是属于哪一个坐标轴；键14定义为速度键Speed，它是用来确定输入的数值为给定的速度值；键15和键16分别定义为开始Start和结束Stop，它们是用来控制切割机的启动和停止。