[實用新型]數控機床系統中的多功能脈沖計數處理裝置

有效

• 申請號: 200720198744.4
• 申請日: 2007-11-30
• 公開（公告）號: CN201107638Y
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 王云鵬;湯同奎;汪永生;鄭之開
• 申請（專利權）人: 上海奈凱電子科技有限公司
• 主分類號: G05B19/18
• 分類號: G05B19/18
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 王潔

技術領域

本實用新型涉及數控機床系統領域，特別涉及數控機床伺服系統控制計數領域，具體是指一種數控機床系統中的多功能脈沖計數處理裝置。

背景技術

隨著制造業的迅速發展，對數控機床的需求量也越來越大。數控機床的執行機構——伺服系統，是數控機床的重要功能部件。伺服系統主要由三部分組成：控制器、功率驅動裝置、反饋裝置和電動機，它是以機械運動的驅動設備，電動機為控制對象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執行機構，在自動控制理論的指導下組成的電氣傳動自動控制系統。根據系統使用的電動機，進給伺服可進一步細分為步進伺服、直流伺服、交流伺服和直線伺服。

現有技術中，使用較多的伺服系統，高端一般使用交流伺服，中低端使用步進伺服，特殊應用場合也使用直流伺服和直線伺服。步進伺服的基本原理是一種用脈沖信號進行控制、并將脈沖信號轉換成相應的角位移的控制系統。其角位移與脈沖數成正比，轉速與脈沖頻率成正比，通過改變脈沖頻率可調節電動機的轉速，其轉動方向則有另一組信號控制，通常稱這種方式為脈沖+方向控制模式。而占據了數控機床進給伺服的主導地位的是交流伺服，有模擬形式、數字形式和軟件形式三種類型，其中數字伺服可實現一機多用，如做速度、力矩、位置控制。

目前，針對數控系統所需要的脈沖計數處理的需要，有許多脈沖計數處理模塊，其大多采用簡單的模擬電路加上一些簡單的計數器，本身不具備智能處理，很多是直接嵌入在專用的電路系統里，不能拿出單獨使用，不能直接與基于PC的主控系統直接通信。

基于PC的數控系統，由于其良好的圖型界面，簡單易學的操作方法，在許多中低端數控機床上廣泛使用。而準確方便的采集到執行機構發送到步進電機或者伺服電機的脈沖個數，尤其是脈沖跟方向聯動起來最終的實際需要的脈沖數量，是實現加工精度測試的關鍵，也是根據現有的實體，去克隆仿制一個高逼真實體的關鍵。另外，伺服編碼器返回電機的AB相正交脈沖反映的是電機實際轉動圈數和角度，基于PC的數控系統也需要準確采集到這個脈沖組，以便實現全閉環的控制，這是實現一些補償算法的依據。

而能夠實現多種計數形式，并且能夠以多種方式快速可靠的進行數據采集和通信協議的方案卻不多見。很多是功能較為單一，不夠靈活，這樣就給應用上帶來不少的缺憾。

實用新型內容

本實用新型的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種能夠兼容多種脈沖計數和多種通信方式與上位控制設備進行交互通信、設計靈活、兼容性強、使用方使快捷、工作性能穩定可靠、適用范圍較為廣泛的數控機床系統中的多功能脈沖計數處理裝置。

為了實現上述的目的，本實用新型的數控機床系統中的多功能脈沖計數處理裝置具有如下構成：

該數控機床系統中的多功能脈沖計數處理裝置，其主要特點是，所述的裝置包括計數信號輸入模塊、中央處理模塊、串口輸出模塊和USB輸出模塊，所述的計數信號輸入模塊接收外部脈沖信號，所述的中央處理模塊分別與所述的計數信號輸入模塊、串口輸出模塊和USB輸出模塊相連接，所述的串口輸出模塊和USB輸出模塊均與上位控制設備相連接。

該數控機床系統中的多功能脈沖計數處理裝置的中央處理模塊包括微處理單元(MCU)和與該微處理單元相連接的功能設置撥動開關單元。

該數控機床系統中的多功能脈沖計數處理裝置的計數信號輸入模塊包括計數信號輸入接口單元、信號隔離處理電路單元、多路多功能計數器單元和傳感器單元，所述的計數信號輸入接口單元接收外部脈沖信號，且該計數信號輸入接口單元依次通過所述的信號隔離處理電路單元和多路多功能計數器單元與所述的微處理單元相連接，所述的傳感器單元分別與所述的多路多功能計數器單元和微處理單元相連接。

該數控機床系統中的多功能脈沖計數處理裝置的多路多功能計數器單元通過通信總線與所述的微處理單元相連接。

該數控機床系統中的多功能脈沖計數處理裝置的通信總線包括地址總線、數據總線和控制總線。

該數控機床系統中的多功能脈沖計數處理裝置的多路多功能計數器單元可以為LS7166芯片或者FPGA(現場可編程邏輯門陣列)芯片。

該數控機床系統中的多功能脈沖計數處理裝置的串口輸出模塊包括串口電平轉換單元和串行接口單元，所述的微處理單元依次通過該串口電平轉換單元和串行接口單元與所述的上位控制設備相連接。