貝加萊數控激光切割機控制系統方案

4.1貝加萊GMC通用運動(dòng)控制概念

建立在面向對象的編程基礎上，通用的Windows平臺提供了服務(wù)和PVI的接口，通過(guò)PVI接口與CNC軟件庫ARNC0軟件庫進(jìn)行交互，這包括了顯示、運動(dòng)控制、PLC程序，在A(yíng)RNC0（原來(lái)稱(chēng)為AR010）庫中，從上圖我們可以看到，PLC、運動(dòng)控制、顯示任務(wù)、服務(wù)任務(wù)均可以在一個(gè)統一的平臺下運行，這帶來(lái)了諸多的好處。

4.1.1貝加萊一體化的激光功率與CNC同步控制

傳統的激光功率控制通常由激光器的制造商提供一個(gè)PLC的控制，而整機的系統提供商則通過(guò)通信方式給出速度值，作為功率控制器的調節依據，然而，這里存在的問(wèn)題在于，功率控制器廠(chǎng)商所提供的是依據其對激光功率控制本身的工藝而設計的子系統，而CNC系統則是考慮運動(dòng)控制本身而產(chǎn)生的子系統，兩個(gè)系統之間有一個(gè)同步和協(xié)調的問(wèn)題，這帶來(lái)了非常多的偏差。

而B(niǎo)R的GMC架構則使得激光功率的PLC控制和CNC本身的控制融為一體，在軟件上來(lái)看，CNC任務(wù)和功率控制的邏輯任務(wù)均是運行在A(yíng)RNC0平臺上的任務(wù)，其之間的軟件為緊密的耦合關(guān)系，而在硬件上，通過(guò)Ethernet POWERLINK總線(xiàn)，X,Y軸的運動(dòng)速度被計算并反饋給系統，系統會(huì )同時(shí)處理激光功率控制任務(wù)，CNC系統采用400uS的高速刷新，而功率控制也可以在相應的循環(huán)周期上被處理，以便與運動(dòng)緊密耦合。

這一設計確保了運動(dòng)與激光功率的融合，確保了加工精度和生產(chǎn)速度的靈活調整。

對于輔助氣體的控制同樣如此，將整個(gè)切割過(guò)程建立模型，可以確保氣體的壓力根據材料、厚度、功率等進(jìn)行調整，從而確保輔助氣體為切割過(guò)程提供良好的保障，提高切割質(zhì)量。

4.1.2機械補償控制

除了傳統的CNC和控制功能，BR系統同時(shí)增加了機械補償控制功能，對于很多切割而言，尤其是大型切割系統，其電機驅動(dòng)的機械單元慣量較大，這會(huì )造成慣量不匹配而帶來(lái)的切割質(zhì)量問(wèn)題，例如：圓角和方角的切割，由于慣量較大，通常其在高速運行時(shí)會(huì )造成過(guò)量，而無(wú)法形成高精度的切割輪廓。

通過(guò)ACOPOSmulti驅動(dòng)系統中的前饋控制算法，機械系統的慣量和扭矩需求被預先給定一個(gè)前饋值，從而確保其加工中快速實(shí)現定位響應。

4.1.3蛙跳功能設計

由于A(yíng)COPOS伺服系統具有可自由編輯的曲線(xiàn)，可以根據起始點(diǎn)、終結點(diǎn)、各開(kāi)關(guān)響應時(shí)間等設計一條最為光滑而快速的曲線(xiàn)，降低機器振動(dòng)的同時(shí)實(shí)現最高效的曲線(xiàn)重定位。

從一個(gè)切割到另一個(gè)切割點(diǎn)，最完美的曲線(xiàn)設計－傳統的系統都是沒(méi)有蛙跳功能，將Z軸參與到X,Y的插補中去，跳的好而又穩定，對于軸控制的響應周期的要求。如上圖，SP-Start Point,MP-Middle Point,EP-End Point, Zmax則代表了Z軸參與X,Y軸插補的位置曲線(xiàn)，該曲線(xiàn)在A(yíng)COPOSmulti驅動(dòng)系統中根據設定點(diǎn)完成中間的曲線(xiàn)自動(dòng)生成，一方面，確保高速，另一個(gè)方面確保機械沖擊小的平滑過(guò)渡。

4.1.4CNC圖形顯示

Automation Studio是一個(gè)集成化的可視化開(kāi)發(fā)平臺，它提供了CNC加工過(guò)程中的圖形處理，并能根據需要對這些圖形進(jìn)行保存、處理，由于該系統采用APC，可支持高性能處理器對于圖形任務(wù)的處理，并且APC開(kāi)放的接口和Windows XP系統可支持豐富的圖形編輯與設計，通過(guò)PVI與Automation Runtime系統進(jìn)行銜接，這使得Windows豐富的圖形和開(kāi)發(fā)能力與實(shí)時(shí)控制任務(wù)緊密結合，因此，能夠實(shí)現一個(gè)完全可視化的開(kāi)發(fā)過(guò)程，最終交給End User的是一個(gè)易于操作和使用而功能強大的系統。