[實用新型]一種三坐標運動控制器

無效

• 申請號: 201120053651.9
• 申請日: 2011-03-03
• 公開（公告）號: CN201955650U
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 胡小勇;侯立功;屈寅春;鄒曄
• 申請（專利權）人: 無錫職業技術學院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 奚勝元

技術領域

本實用新型一種三坐標運動控制器涉及單片機及電子技術應用領域，特別是一種適用于簡易定位控制的三坐標運動控制器。

背景技術

運動控制就是對機械運動部件的位置、速度等進行實時的控制管理，使其按照預期的運動軌跡和規定的運動參數進行運動。運動控制技術主要基于數控、機器人等工業自動化技術而發展。近年來，隨著運動控制技術的不斷進步和完善，運動控制器作為一個獨立的工業自動化控制類產品，已經應用在檢測、機加工、裝配等產業領域。在檢驗、測量領域內一些需要簡易定位控制的行業，比如國內大批的小型印制板生產廠家，常需要人工或自動操縱放大顯示裝置前、后、上、下、左、右移動，對印制電路板進行人工檢驗，而且需要操作簡單方便。大量市場調研總結整理完成的用戶對于簡易測量定位裝置所需具備的功能如表1所示。

表1??簡易測量定位控制器功能需求表

目前市場上能夠滿足上述要求的控制器有三軸聯動數控系統、通用運動控制器、開放式運動控制器等產品。但即便是最簡單的經濟型數控系統也具備模態指令、多指令共段、多種曲線插補、螺紋加工、自動對刀、PLC等多種機能。在花費了將近萬元代價購回的經濟型數控系統卻只使用了其極少的一點功能，有點大材小用，不經濟。況且對于經濟實力不是太雄厚的中小型企業而言，高檔的三坐標控制器不但結構復雜，而且價格不菲。對于一些控制要求簡單、準確度和精度要求不是很高的應用場合，如何找到與之匹配的經濟型運動控制器是目前檢測定位機械制造領域面臨的一個問題。

發明內容

本實用新型一種三坐標運動控制器的目的是針對上述問題，提供一種適用于簡易定位控制的三坐標運動控制器，能夠實現手動、自動模式下X、Y、Z三個方向簡易坐標定位，手動坐標軸選擇，坐標軸運行限位保護等功能，滿足目前機加工、檢測等領域一些低端客戶的實際需要。

一種三坐標運動控制器是采取以下技術方案實現的：一種三坐標運動控制器包括控制盒、電路板、人機操作界面、手搖脈沖發生器MPG和相應控制電路。人機操作界面具有LED顯示屏和控制按鍵，人機操作界面和手搖脈沖發生器MPG設置在控制盒上，電路板安裝在控制盒內，控制電路裝配在電路板上，所述的控制電路包括單片機、輸入信號電路部分、輸出信號電路部分、手搖脈沖發生器MPG控制電路部分、LED顯示及按鍵電路部分和串行通訊接口電路部分，所述的各部分均為獨立的功能模塊，單片機電路與其它各部分功能電路模塊之間通過系統總線相連。

所述的手搖脈沖發生器MPG采用市售的光電脈沖式手搖脈沖發生器。

所述的控制按鍵包括數字輸入信號鍵和參數設置按鍵。

單片機是一種三坐標運動控制器的核心，完成手動輸入信號的計數、自動定位坐標位置的計算、電機驅動信號的發送以及顯示、編輯、操作等人機接口功能。

所述的單片機采用市售的ATMEL公司AVR?Mega64單片機，該單片機體積小巧、經濟實惠，同時具備內置EEPROM的優勢，方便存儲用戶設置的各項參數。

輸入信號電路部分的信號主要包括啟動、停止按鈕信號以及極限開關輸入信號等，輸入信號電路部分對上述信號進行處理。

輸出信號電路部分的輸出信號包括步進X、Y、Z軸的運行方向、電機驅動器控制信號和外部動作繼電器控制信號等。所述的輸出信號設置為光電隔離和達林頓驅動輸出，有效提高控制器的抗干擾能力和輸出信號的驅動電流，可直接連接絕大部分負載電路，包括類似繼電器的感性負載。

手搖脈沖發生器MPG控制電路部分用來提供脈沖信號以驅動設備運行，手搖盤控制電路部分包括鑒向電路和倍頻電路，鑒向電路提供方向識別信號，指使設備按預定方向運行，倍頻電路主要用來將信號放大，使其小信號放大到系統所需要的信號。這些信號可實現手動操縱坐標軸運行。

LED顯示及按鍵電路部分是本實用新型的人機接口部分，是顯示、編輯、操作等功能的實現平臺。利用AVR-Mega64單片機的主從式SPI串行接口，配合軟件編程，實現動態LED數碼管顯示及按鍵掃描與處理功能。

串行通訊接口電路部分是擴展接口，提供和上位計算機實時交換數據的能力。比如通過上位機對控制器預置參數，將控制器實時坐標位置傳遞給上位機等。

在所述的輸入信號電路部分和輸出信號電路部分設置有光電隔離電路，光電隔離電路可以增強控制器的抗干擾能力，在電隔離的情況下，以光為媒介傳送信號，對輸入和輸出電路可以進行隔離。能有效地抑制系統噪聲，消除接地回路的干擾，有響應速度較快、壽命長、體積小耐沖擊等好處。