貝加萊數(shù)控激光切割機(jī)控制系統(tǒng)方案

4.1貝加萊GMC通用運(yùn)動(dòng)控制概念

建立在面向?qū)ο蟮木幊袒A(chǔ)上，通用的Windows平臺(tái)提供了服務(wù)和PVI的接口，通過PVI接口與CNC軟件庫ARNC0軟件庫進(jìn)行交互，這包括了顯示、運(yùn)動(dòng)控制、PLC程序，在ARNC0（原來稱為AR010）庫中，從上圖我們可以看到，PLC、運(yùn)動(dòng)控制、顯示任務(wù)、服務(wù)任務(wù)均可以在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)下運(yùn)行，這帶來了諸多的好處。

4.1.1貝加萊一體化的激光功率與CNC同步控制

傳統(tǒng)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(jī)的系統(tǒng)提供商則通過通信方式給出速度值，作為功率控制器的調(diào)節(jié)依據(jù)，然而，這里存在的問題在于，功率控制器廠商所提供的是依據(jù)其對(duì)激光功率控制本身的工藝而設(shè)計(jì)的子系統(tǒng)，而CNC系統(tǒng)則是考慮運(yùn)動(dòng)控制本身而產(chǎn)生的子系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)之間有一個(gè)同步和協(xié)調(diào)的問題，這帶來了非常多的偏差。

而BR的GMC架構(gòu)則使得激光功率的PLC控制和CNC本身的控制融為一體，在軟件上來看，CNC任務(wù)和功率控制的邏輯任務(wù)均是運(yùn)行在ARNC0平臺(tái)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Ethernet POWERLINK總線，X,Y軸的運(yùn)動(dòng)速度被計(jì)算并反饋給系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)同時(shí)處理激光功率控制任務(wù)，CNC系統(tǒng)采用400uS的高速刷新，而功率控制也可以在相應(yīng)的循環(huán)周期上被處理，以便與運(yùn)動(dòng)緊密耦合。

這一設(shè)計(jì)確保了運(yùn)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(diào)整。

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

4.1.2機(jī)械補(bǔ)償控制

除了傳統(tǒng)的CNC和控制功能，BR系統(tǒng)同時(shí)增加了機(jī)械補(bǔ)償控制功能，對(duì)于很多切割而言，尤其是大型切割系統(tǒng)，其電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械單元慣量較大，這會(huì)造成慣量不匹配而帶來的切割質(zhì)量問題，例如：圓角和方角的切割，由于慣量較大，通常其在高速運(yùn)行時(shí)會(huì)造成過量，而無法形成高精度的切割輪廓。

通過ACOPOSmulti驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的前饋控制算法，機(jī)械系統(tǒng)的慣量和扭矩需求被預(yù)先給定一個(gè)前饋值，從而確保其加工中快速實(shí)現(xiàn)定位響應(yīng)。

4.1.3蛙跳功能設(shè)計(jì)

由于ACOPOS伺服系統(tǒng)具有可自由編輯的曲線，可以根據(jù)起始點(diǎn)、終結(jié)點(diǎn)、各開關(guān)響應(yīng)時(shí)間等設(shè)計(jì)一條最為光滑而快速的曲線，降低機(jī)器振動(dòng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)最高效的曲線重定位。

從一個(gè)切割到另一個(gè)切割點(diǎn)，最完美的曲線設(shè)計(jì)－傳統(tǒng)的系統(tǒng)都是沒有蛙跳功能，將Z軸參與到X,Y的插補(bǔ)中去，跳的好而又穩(wěn)定，對(duì)于軸控制的響應(yīng)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(bǔ)的位置曲線，該曲線在ACOPOSmulti驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中根據(jù)設(shè)定點(diǎn)完成中間的曲線自動(dòng)生成，一方面，確保高速，另一個(gè)方面確保機(jī)械沖擊小的平滑過渡。

4.1.4CNC圖形顯示

Automation Studio是一個(gè)集成化的可視化開發(fā)平臺(tái)，它提供了CNC加工過程中的圖形處理，并能根據(jù)需要對(duì)這些圖形進(jìn)行保存、處理，由于該系統(tǒng)采用APC，可支持高性能處理器對(duì)于圖形任務(wù)的處理，并且APC開放的接口和Windows XP系統(tǒng)可支持豐富的圖形編輯與設(shè)計(jì)，通過PVI與Automation Runtime系統(tǒng)進(jìn)行銜接，這使得Windows豐富的圖形和開發(fā)能力與實(shí)時(shí)控制任務(wù)緊密結(jié)合，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)完全可視化的開發(fā)過程，最終交給End User的是一個(gè)易于操作和使用而功能強(qiáng)大的系統(tǒng)。