[發明專利]一種數控機床實驗教學裝置

有效

• 申請號: 201810239464.6
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108490884B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 鐘華勇;王鵬;何高清;方登芳;單二虎;梁磊磊
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414;G09B25/02
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.一種數控機床實驗教學裝置，其特征在于：包括主控模塊、運動控制模塊、ADC輸入模塊、DAC輸出模塊、正交脈沖計數模塊、工業現場通訊模塊、通用輸入輸出模塊，其中：

主控模塊采用型號為TMS320F28377D的DSP，該DSP具有兩個進程間通信的核心板CPU1和核心板CPU2；

運動控制模塊由電平轉換芯片和光電耦合器構成，電平轉換芯片輸入端與主控模塊中核心板CPU1的PWM引腳連接，電平轉換芯片輸出端通過光電耦合器與數控機床的X/Y/Z進給軸伺服電機的驅動器連接，X/Y/Z進給軸伺服電機是數控機床的伺服電機；

ADC輸入模塊由運算放大電路構成，ADC輸入模塊的輸出端連接主控模塊中核心板CPU1的ADC轉換引腳，ADC輸入模塊的輸入端連接一個安裝在X/Y/Z進給軸工作臺上的位移傳感器，該位移傳感器采集X/Y/Z進給軸位移，由運算放大電路構成的ADC輸入模塊將位移傳感器信號轉換后送入CPU1的ADC轉換引腳；

DAC輸出模塊由運算放大電路構成，DAC模塊的輸入端連接主控模塊中核心板CPU1的ADC轉換引腳，DAC模塊的輸出端連接數控機床主軸伺服電機變頻器的控制端，由運算放大電路構成的DAC輸出模塊將核心板CPU1的ADC轉換引腳的電壓轉換成數控機床主軸伺服電機變頻器所需電壓；

正交脈沖計數模塊由四路差分線性接收器構成，正交脈沖計數模塊的輸入端連接數控機床中主軸伺服電機上安裝的光電脈沖編碼器的A相、B相引腳，正交脈沖計數模塊的輸出端通過自帶的電平轉換芯片連接核心板CPU1的EQEP引腳；

工業現場通訊模塊由RS485總線模塊構成，主控模塊中CPU2的SCI引腳通過工業現場通訊模塊與上位機的通信接口連接；

通用輸入輸出模塊由NPN達林頓晶體管陣列和兩個光電耦合器構成，其中主控模塊中CPU1的GPIO輸入引腳通過光電耦合器與按鈕連接，主控模塊中CPU1的GPIO輸出引腳與另一個光電耦合器輸入端連接，光電耦合器輸出端通過NPN達林頓晶體管陣列與指示燈連接；

主控模塊中核心板CPU1利用上位機CCS集成開發環境編寫C語言代碼通過運動控制模塊對X/Y/Z進給軸伺服電機進行插補控制，利用DAC模塊對數控機床的主軸伺服電機進行模擬量控制，利用ADC模塊對位移傳感器輸入的模擬信號通過上位機CCS集成開發環境進行在線檢測，利用正交脈沖計數模塊通過上位機CCS集成開發環境對主軸伺服電機轉速進行在線檢測，利用通用輸入輸出模塊實現外部按鈕對外部指示燈的控制，利用工業現場通訊模塊通過RS485總線模塊實現上位機與主控模塊之間的信息交互。

2.根據權利要求1所述的一種數控機床實驗教學裝置，其特征在于：主控模塊中核心板CPU2利用基于MODBUS協議的改進協議,其數據結構表如下：

表1數據結構表

A	B	C	D
01	00	--	--
02	01	--	--
03	02	--	--
04	03	--	--

表1中，A表示功能碼其中01表示數控機床X進給軸伺服電機驅動的正向移動，02表示數控機床X進給軸伺服電機驅動的負向移動，03表示數控機床Y進給軸伺服電機驅動的正向移動，04表示數控機床Y進給軸伺服電機驅動的負向移動，B表示數據地址00表示數據地址為1,01表示數據地址為2，以此類推，C表示需要發送的脈沖數，D表示CRC校驗碼。