运动控制卡在异形玻璃切割行业中的应用

    引言

    传统的玻璃切割采用手工和简易机械切割方式，在玻璃仅仅用于门窗的时代，上述切割方式已经绰绰有余。然而随着科技和生活水平的不断提高，玻璃在电子产品、工艺品、装饰品、家庭日用品等领域的应用越来越普及，利用传统方式去切割厚度很厚，面积大，形状复杂，精度要求高的玻璃非常困难，而且效率很低。传统切割方式在玻璃切割领域中的应用已经走到了尽头，取而代之的最佳方式莫过于将数控技术应用到玻璃切割中。下面将详细讨论运动控制卡在异型玻璃切割行业中的应用。

    一、数控系统组织结构及控制原理图
　　
    采用PC+运动控制卡的简易数控系统，其主要组成及其控制流程图如图1所示：

图1 控制流程框图

    通过上述组织结构图不难看出：一个完整的数控系统主要有“执行结构”和“上位控制”两部分组成。“执行机构”主要包括：步进电机，伺服电机，以及由继电器输出控制的交流马达、汽缸、液压缸等，“执行机构”通过机械联结装置将运动传递到刀具或工件，进而实现机械部件的运动；“上位控制”单元主要包括：PC机，运动控制卡，数控应用软件和辅助工具软件。

    “上位控制”单元是数控系统的“指挥中心”，“执行机构”的所有动作都受”上位控制“的统一调度，从而确保了各部件协调动作。在“上位控制”对“执行机构”实施控制的过程中，运动控制卡起了关键性的作用，她是PC机和执行机构联系的桥梁，是执行机构的直接控制者，所以运动控制卡性能的优劣将直接影响整个数控系统的性能。

    二、异形玻璃切割系统的系统设计

    1. 硬件方案
　　
    因PLC和其他控制器存在图形处理麻烦、存储容量和内存容量小等缺陷，所以最终采用PC+运动控制卡硬件方案。
　　
    运动控制卡是基于PC机各种总线的步进电机或数字式伺服电机的上位控制单元，总线形式也是多种多样，通常使用的是基于ISA总线，PCI总线和PC104总线的。随着PC机的发展，主板上ISA插槽已经越来越少，而PC104总线插槽仅出现在价格昂贵的工控主板上，PCI总线已经成为普通PC机的主流。
　　
    综合玻璃切割工艺，加工过程中需要使用到两轴联动、三轴联动、、两轴直线插补、三轴直线插补和自动加减速等功能，所以选择PCI插槽的ADT8940四轴运动控制卡作为运动控制单元。

    2. 软件方案
　　
    ADT8940运动控制卡具有开放式结构、使用简便、功能丰富、可靠性高等特点，其所有功能都是以库函数形式出现，用户只管调用，无须了解具体的实现方式，所以可以在短期内，开发出既满足性能要求，又能大幅度降低成本的系统。
　　
    在传统数控系统中，通常需要专业人员手工编辑G代码，或者使用Mastercam等专业性很强的绘图工具生成G代码，G代码是系统唯一能够识别的加工指令，这对操作人员提出了很高的要求。为了开发出通用性强，性价比高的系统，笔者分析了目前比较通用的各种绘图工具，决定在兼容传统的G代码的基础上，增加目前通用性强的DXF文件(AutoCAD)和PLT(AutoCAD、CoreDraw)文件作为切割加工的原始数据，从而解决了客户使用G代码的烦恼。
　　
    VC中提供的数据链表模板类，可以很方便地管理数据，加上VC有强大的图形处理功能，可以方便地将数据文件格式转化成图形格式，直观地反映出来。所以选用VC作为软件开发工具。

    3. 功能规划及设计要点
　　
    ·解析功能
　　
    系统具有对DXF、PLT、CNC、NC文件的解析功能，从而自动生成加工过程中所需要的数据。解析总体思路采用短直线逼近法来模拟实际轨迹，解析精度可调，用户可以根据实际需要进行设定。
　　
    ·编辑功能
　　
    在玻璃切割中，经常需要批量切割排列规则的方形和圆形工件，如果通过绘图方式很不方便。为了增强系统的通用性和灵活性，系统中增加了方形和圆形工件的排版和编辑功能，以方便的实现方形和圆形工件的切割加工。