運動控制卡在異形玻璃切割行業(yè)中的應用
一、 數控系統(tǒng)組織結構及控制原理圖
采用PC+運動控制卡的簡易數控系統(tǒng)，其主要組成及其控制流程圖如下圖（1）所示：
通過上述組織結構圖不難看出：一個完整的數控系統(tǒng)主要有“執(zhí)行結構”和“上位控制”兩部分組成?！皥?zhí)行機構”主要包括：步進電機，伺服電機，以及由繼電器輸出控制的交流馬達、汽缸、液壓缸等，“執(zhí)行機構”通過機械聯(lián)結裝置將運動傳遞到刀具或工件，進而實現機械部件的運動；“上位控制”單元主要包括：PC機，運動控制卡，數控應用軟件和輔助工具軟件。
“上位控制”單元是數控系統(tǒng)的“指揮中心”，“執(zhí)行機構”的所有動作都受“上位控制“的統(tǒng)一調度，從而確保了各部件協(xié)調動作。在“上位控制”對“執(zhí)行機構”實施控制的過程中，運動控制卡起了關鍵性的作用，她是PC機和執(zhí)行機構聯(lián)系的橋梁，是執(zhí)行機構的直接控制者，所以運動控制卡性能的優(yōu)劣將直接影響整個數控系統(tǒng)的性
二、異形玻璃切割系統(tǒng)
1、 行業(yè)概述
傳統(tǒng)的玻璃切割采用手工和簡易機械切割方式，在玻璃僅僅用于門窗的時代，上述切割方式已經綽綽有余。然而隨著科技和生活水平的不斷提高，玻璃在電子產品、工藝品、裝飾品、家庭日用品等領域的應用越來越普及，利用傳統(tǒng)方式去切割厚度很厚，面積大，形狀復雜，精度要求高的玻璃非常困難，而且效率很低。傳統(tǒng)切割方式在玻璃切割領域中的應用已經走到了盡頭，取而代之的*佳方式莫過于將數控技術應用到玻璃切割中。
2、 系統(tǒng)設計
（1） 硬件方案
因PLC和其他控制器存在圖形處理麻煩、存儲容量和內存容量小等缺陷，所以*終采用PC+運動控制卡硬件方案。
運動控制卡是基于PC機各種總線的步進電機或數字式伺服電機的上位控制單元，總線形式也是多種多樣，通常使用的是基于ISA總線，PCI總線和PC104總線的。隨著PC機的發(fā)展，主板上ISA插槽已經越來越少，而PC104總線插槽僅出現在價格昂貴的工控主板上，PCI總線已經成為普通PC機的主流。
綜合玻璃切割工藝，加工過程中需要使用到兩軸聯(lián)動、三軸聯(lián)動、、兩軸直線插補、三軸直線插補和自動加減速等功能，所以選擇PCI插槽的ADT8940四軸運動控制卡作為運動控制單元。
（2）軟件方案
ADT8940運動控制卡具有開放式結構、使用簡便、功能豐富、可靠性高等特點，其所有功能都是以庫函數形式出現，用戶只管調用，無須了解具體的實現方式，所以可以在短期內，開發(fā)出既滿足性能要求，又能大幅度降低成本的系統(tǒng)。
在傳統(tǒng)數控系統(tǒng)中，通常需要專業(yè)人員手工編輯G代碼，或者使用Mastercam等專業(yè)性很強的繪圖工具生成G代碼，G代碼是系統(tǒng)**能夠識別的加工指令，這對操作人員提出了很高的要求。為了開發(fā)出通用性強，性價比高的系統(tǒng)，我們分析了目前比較通用的各種繪圖工具，決定在兼容傳統(tǒng)的G代碼的基礎上，增加目前通用性強的DXF文件（AutoCAD）和PLT（AutoCAD、CoreDraw）文件作為切割加工的原始數據，從而解決了客戶使用G代碼的煩惱。
VC中提供的數據鏈表模板類，可以很方便地管理數據，加上VC有強大的圖形處理功能，可以方便地將數據文件格式轉化成圖形格式，直觀地反映出來。所以選用VC作為軟件開發(fā)工具。
（3）功能規(guī)劃及設計要點
解析功能—系統(tǒng)具有對DXF、PLT、CNC、NC文件的解析功能，從而自動生成加工過程中所需要的數據。解析總體思路采用短直線逼近法來模擬實際軌跡，解析精度可調，用戶可以根據實際需要進行設定。
編輯功能—在玻璃切割中，經常需要批量切割排列規(guī)則的方形和圓形工件，如果通過繪圖方式很不方便。為了增強系統(tǒng)的通用性和靈活性，系統(tǒng)中增加了方形和圓形工件的排版和編輯功能，以方便的實現方形和圓形工件的切割加工。
回零功能—系統(tǒng)上電啟動，每個軸正常需要回零，確保系統(tǒng)找到機械零點，通常用原點接近開關作為原點信號。
設定起點—在機械零點的基礎上，人為設定的加工零點。設定加工起點的目的，主要是為了提高加工效率。
抬刀功能—在切割加工過程中，如果刀具在工件中旋轉較大角度，既會影響刀具的使用壽命，同時還會在拐角處留下圓角。為避免上述現象的發(fā)生，用戶可以通過設定抬刀角度，確保刀具旋轉角度在超出抬刀角度的情況下，刀具先抬起，然后旋轉，接著下刀進行后續(xù)切割。
變速功能—在加工過程中，如果采用統(tǒng)一速度進行高速切割加工，那么在拐角較大處，就會留下不規(guī)則的弧形，影響產品的加工精度。為此，系統(tǒng)增加了拐角減速功能。
暫停記憶—系統(tǒng)在暫停時，會自動記憶當前的位置，以保證繼續(xù)加工時，所有運動軸都能準確回到暫停時的位置，確保加工的準確性。
手動功能—為提高手動調機的靈活性，系統(tǒng)采用了手持盒控制和鍵盤控制和鼠標控制三種方式來實現各運動軸的移動，同時還提供了指定坐標移動法，確保各運動軸運動到指定位置。
IO診斷—該功能主要用于裝機調試和故障檢測中。機器安裝完畢，必須保證所有的輸入和輸出信號正常后，方可進行加工，否則將會帶來**隱患和加工出現異常的現象。
保護功能—系統(tǒng)使用了三級保護措施，**保護采用硬件限位開關，二級保護采用軟件限位，三級保護采用了急停關閉所有電機驅動器使能的應急方案，確保了系統(tǒng)加工過程的**。
（4） 運動控制卡操作
ADT8940控制卡是基于PCI總線的控制卡，它提供了豐富的運動控制函數，可方便基于XY平臺的數控系統(tǒng)、機器人系統(tǒng)、雕刻切割系統(tǒng)、座標測量系統(tǒng)的應用（具體在系統(tǒng)中主要用到了單軸運動、兩軸聯(lián)動、三軸聯(lián)動、兩軸直線插補，三軸直線插補等功能。對于XY兩軸插補，只需設置X軸的速度曲線，三軸插補需要設置X軸的速度，Z軸的倍率及驅動速度應與X軸設置相同，同時Z軸的初始速度也應設為X軸的驅動速度）。
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