機(jī)電一體化系統(tǒng)典型實(shí)例

機(jī)電一體化系統(tǒng)典型實(shí)例機(jī)器人概述機(jī)器人是能夠自動(dòng)識(shí)別對(duì)象或其動(dòng)作，并依據(jù)識(shí)別自動(dòng)打算應(yīng)實(shí)行動(dòng)作的自動(dòng)扮裝置。它能模擬人的手、臂的局部動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操縱工具等。它綜合了周密機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)和自動(dòng)把握技術(shù)等領(lǐng)域的最成果，是具有進(jìn)展前途的機(jī)電一體化典型產(chǎn)品。機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用會(huì)越來越廣，將對(duì)人類的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生巨大的影響?？梢哉f，任何一個(gè)國(guó)家如不擁有確定數(shù)量和質(zhì)量的機(jī)器人，就不具備進(jìn)展國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)所必需的工業(yè)根底。智能度人機(jī)能度機(jī)器人感器腦非接觸傳感器智能度人機(jī)能度機(jī)器人感器腦非接觸傳感器手腳物理能度 信息處理機(jī) 工程機(jī)械8-2生物空間8-2生物空間人通常是指具有高級(jí)智能的機(jī)器人，其特點(diǎn)是具有自學(xué)習(xí)和規(guī)律推斷力氣，可以通過各類傳感器獵取信息，經(jīng)過思考作出決策，以完成更簡(jiǎn)潔的操作。一般認(rèn)為機(jī)器人具備以下要素：思維系統(tǒng)〔相當(dāng)于腦，工作系統(tǒng)〔相當(dāng)于手，移動(dòng)系統(tǒng)〔相當(dāng)于腳，非接觸傳感器〔相當(dāng)于耳、鼻、目〕和接觸傳感器〔相當(dāng)于皮膚〔圖8-8-2度和物理能度三座標(biāo)表示的“生物空間物理能度包括力、速度、連續(xù)運(yùn)行力氣、均一性、牢靠性等；智能度則指感覺、知覺、記憶、運(yùn)算規(guī)律、學(xué)習(xí)、鑒定、綜合推斷等。把這些概括起來可以說，機(jī)器人是具有生物空間三座標(biāo)的三元機(jī)械。某些工程機(jī)械有移動(dòng)性，占有空間不固定性，因而是二元機(jī)械。計(jì)算機(jī)等信息處理機(jī)，除物理能之外，還有假設(shè)干智能，因而也屬于二元機(jī)械。而一般機(jī)械都198只有物理能，所以都是一元機(jī)械。機(jī)器人的組成及根本機(jī)能機(jī)器人一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、把握系統(tǒng)，檢測(cè)傳感系統(tǒng)和人工智能系統(tǒng)等組成，各系統(tǒng)功能如下所述。①機(jī)械系統(tǒng)。執(zhí)行系統(tǒng)是完成抓取工件〔或工具〕實(shí)現(xiàn)所需運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部件，包括手部、腕部、臂部、機(jī)身以及行走機(jī)構(gòu)。②驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的作用是向執(zhí)行機(jī)構(gòu)供給動(dòng)力。隨驅(qū)動(dòng)目標(biāo)的不同，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方式有液動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械式四種。③把握系統(tǒng)。把握系統(tǒng)是機(jī)器人的指揮中心，它把握機(jī)器人按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)。把握系統(tǒng)可記憶各種指令信息〔如動(dòng)作挨次、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度準(zhǔn)時(shí)間等，同時(shí)按指令信息向各執(zhí)行元件發(fā)出指令。必要時(shí)還可對(duì)機(jī)器人動(dòng)作進(jìn)展監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出警報(bào)信號(hào)。④檢測(cè)傳感系統(tǒng)。它主要檢測(cè)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)位置、狀態(tài)，并隨時(shí)將機(jī)械系統(tǒng)的實(shí)際位置反響給把握系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)展比較，然后通過把握系統(tǒng)進(jìn)展調(diào)整，從而使機(jī)械系統(tǒng)以確定的精度到達(dá)設(shè)定的位置狀態(tài)。⑤人工智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要賜予機(jī)器人自動(dòng)識(shí)別、推斷和適應(yīng)性操作。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)能思維把握機(jī)能檢測(cè)機(jī)能從機(jī)器人的爭(zhēng)論進(jìn)展?fàn)顩r來看，機(jī)器人應(yīng)具有運(yùn)動(dòng)機(jī)能、思維把握機(jī)能和檢測(cè)機(jī)能三機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)能思維把握機(jī)能檢測(cè)機(jī)能操行邏自學(xué)識(shí)動(dòng)示聲位速力作抓走機(jī)緝判適應(yīng)習(xí)機(jī)別機(jī)作智教再光味置檢度檢及力矩取能斷機(jī)能能能現(xiàn)檢測(cè)測(cè)檢機(jī)機(jī)能機(jī)機(jī)測(cè)機(jī)機(jī)測(cè)能能能能機(jī)能能能機(jī)能8-3機(jī)器人機(jī)能機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)是說明機(jī)器人規(guī)格與性能的具體指標(biāo)，一般有以下幾個(gè)方面：①握取重量〔即臂力。握取重量標(biāo)明白機(jī)器人的負(fù)荷力氣。這項(xiàng)參數(shù)與機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，通常指正常運(yùn)行速度所能握取的工件重量。當(dāng)機(jī)器人運(yùn)行速度可調(diào)時(shí)，低速運(yùn)行時(shí)所能握取工件的最大重量比高速時(shí)大。為安全起見，也有將高速時(shí)所能握取的工件重量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，此時(shí)常指明運(yùn)行速度。②運(yùn)動(dòng)速度。運(yùn)動(dòng)速度是反映機(jī)器人工作性能的一項(xiàng)重要技術(shù)參數(shù)，它與機(jī)器人握取重量、定位精度等參數(shù)有親熱關(guān)系，同時(shí)也直接影響機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)周期。③自由度。機(jī)器人自由度越多，其動(dòng)作越靈敏，適應(yīng)性越強(qiáng)，但構(gòu)造也相應(yīng)越簡(jiǎn)潔。4—6個(gè)自由度即能滿足工作要求。④定位精度。定位精度即重復(fù)定位精度，是衡D量機(jī)器人工作質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。定位精度的高低取決于位置把握方式以及運(yùn)動(dòng)部件本身的制造精度和剛度，與握取重量、運(yùn)行速度等也有親熱關(guān)系。M5M4ZM2XW1W2〔包括程序步數(shù)和位置信息量〕的大小可說明機(jī)器人作業(yè)力氣的簡(jiǎn)潔程度及轉(zhuǎn)變程序時(shí)的適應(yīng)力氣。M3L存儲(chǔ)容量大，則適應(yīng)性強(qiáng)、通用性好，從事簡(jiǎn)潔作業(yè)的力氣強(qiáng)。BJDP-1型機(jī)器人該機(jī)器人是全電動(dòng)式、五自由度、具有連續(xù)軌跡把握等功能的多關(guān)節(jié)型示教再現(xiàn)機(jī)器人，用于高

8-4機(jī)器人的構(gòu)造原理境的噴砂作業(yè)。機(jī)器人的本體。該機(jī)器人的五

小臂鏈輪鏈條4腕部俯仰電機(jī)M4

諧波減速器R24柱回轉(zhuǎn)〔L、大臂回轉(zhuǎn)〔D〕小臂回轉(zhuǎn)4

諧波減速器RR5

2小臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)M25〔X、腕部俯仰 腕部回轉(zhuǎn)電機(jī)M 大臂5〔W1〕和腕部轉(zhuǎn)動(dòng) 立拄諧波減速器R〔W8-41 1

33大臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)M3

機(jī)坐直齒輪所示。把握系統(tǒng)，〔包括驅(qū)動(dòng)

立拄驅(qū)動(dòng)電機(jī)M 諧波減速器R8-5機(jī)器人機(jī)構(gòu)傳動(dòng)關(guān)系與檢測(cè)〕主要由微型計(jì)算機(jī)、接口電路、速度把握單元、位置檢測(cè)電路、示教盒等組成。①計(jì)算機(jī)。通過光電編碼器進(jìn)展機(jī)器人示教和校驗(yàn)，再現(xiàn)的把握包括示教數(shù)據(jù)編輯、坐標(biāo)正逆變換、直線插補(bǔ)運(yùn)算以及伺服系統(tǒng)閉環(huán)把握。機(jī)床本體數(shù)執(zhí)行元件執(zhí)行機(jī)構(gòu)零件成品機(jī)床本體數(shù)執(zhí)行元件執(zhí)行機(jī)構(gòu)零件成品位置檢測(cè)裝置零控?cái)?shù)數(shù)伺件程控控服圖序介裝機(jī)紙編質(zhì)置構(gòu)制〔A/D，及把計(jì)算機(jī)運(yùn)算結(jié)果的數(shù)字8-6數(shù)控機(jī)床工作過程原理圖8-6數(shù)控機(jī)床工作過程原理圖伺服系統(tǒng)把握介質(zhì)數(shù)控裝置機(jī)床測(cè)量裝置③速度把握單各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。④示教盒。它是人機(jī)聯(lián)系的工具，主要由一些點(diǎn)動(dòng)按點(diǎn)動(dòng)按鍵可以對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)位

8-7數(shù)控機(jī)床的組成置進(jìn)展現(xiàn)教，利用指令鍵完成某一指定的操作，實(shí)現(xiàn)示A教和再現(xiàn)的各種功能。2微機(jī)把握系統(tǒng)的硬件構(gòu)成如圖8-7所示。CPU為 RINTER80865MHz。RAM16K主要用于存儲(chǔ)示教R R數(shù)據(jù)ROM32K存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)的監(jiān)控程序和示教再現(xiàn)的全 BC部把握程序。兩片8259A中斷把握器相聯(lián)，共有15級(jí) 5V 1 5V中斷，用于向計(jì)算機(jī)輸入示教、校驗(yàn)和再現(xiàn)的全部把握Q8253實(shí)現(xiàn)采樣把握。A/D轉(zhuǎn)換器完成將機(jī)器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換

DAC0832 DCP 地址〔包〕組成。首先由裝在電動(dòng)機(jī)軸上的增量式光電編碼器將關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖，然后經(jīng)方向判別電路將轉(zhuǎn)換后

WRD0…D7 D15的脈沖分成正轉(zhuǎn)脈沖和反轉(zhuǎn)脈沖，用可逆計(jì)數(shù)器記錄這些脈沖數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)由轉(zhuǎn)角向數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。D/A9D/A轉(zhuǎn)換器DAC08325V8-8所示。計(jì)算機(jī)輸出D0—D7DAC0832轉(zhuǎn)換，計(jì)算機(jī)輸出的最高位〔符號(hào)位〕D15D觸發(fā)器接收，經(jīng)反相器反相之后，將D15=15VD15=02DAC0832D/A8-9所示。電機(jī)為永磁式直流伺服電機(jī)〔功率400、最高轉(zhuǎn)速為2023r/mi、額定電流12三相可控硅全波整流可逆電路，內(nèi)環(huán)為電流反響環(huán)，承受純比例調(diào)整。外環(huán)為速度環(huán)，由于電機(jī)軸上的光電編碼器輸出的數(shù)字脈沖頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，因此只要將碼盤的脈沖頻率轉(zhuǎn)換成與頻率成比例的電壓就能測(cè)出電機(jī)的轉(zhuǎn)速，所以速度檢測(cè)就是進(jìn)展頻率/電壓轉(zhuǎn)換〔F/，由F/V的輸出作為速度負(fù)反響，速度環(huán)的調(diào)整器為帶有非線性特性的PID調(diào)整器。BJDP-18-1所示。信號(hào)綜合信號(hào)綜合PID調(diào)整比調(diào)整SCR功放電電流檢測(cè)速度檢測(cè)8-9速度把握單元8-1BJDP-1型機(jī)器人規(guī)格參數(shù)角度最大速度臂長(zhǎng)L±135°30°/sD±35°40°/s600mmX40°/s800mmW±45°70°/s180mmW±135°70°/s工程自由度規(guī)格五運(yùn)動(dòng)范圍工程自由度規(guī)格五運(yùn)動(dòng)范圍重復(fù)定位精度 ±0.5mm本體重量 6000(N)示教方式 間接示教示教點(diǎn)數(shù) >1000個(gè)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式 直流伺服電機(jī)SCR驅(qū)動(dòng)把握方式 〔直線插補(bǔ)實(shí)現(xiàn)〕把握軸數(shù) 五軸同步把握存儲(chǔ)容量 RAM 16K、ROM 32K外存儲(chǔ)器 盒式錄音機(jī)供電電源 380V、50Hz、1.5Kw把握算法簡(jiǎn)介23①坐標(biāo)的指定。關(guān)節(jié)坐標(biāo)如圖8-10所示。圖中X、Y、Z為直角坐標(biāo)系，1、、、23、

為指定的關(guān)節(jié)坐標(biāo)，分別對(duì)應(yīng)五路A/D+”4 51號(hào)所示。其中 ——立柱L11

相對(duì)基座L0

的轉(zhuǎn)角； ——大臂L2

與鉛垂線的夾角；——3

——差動(dòng)輪系中的3 4 4 3 5

，即手腕軸線與水平—— 45B4－，即噴槍與鉛垂面的夾角〔噴槍與手腕垂直固定，5Ｐ點(diǎn)為加工點(diǎn)，其在直角坐標(biāo)系中的位置。XYZ及姿勢(shì)參數(shù)Ａ、Ｂ的正變換公式為：x=〔－ + + 〕+LSC LC LCx=〔－ + + 〕+5A B 4 A 3 3 22 1 51By=〔－ + + 〕－LSC LC LCy=〔－ + + 〕－5A B 4 A 3 3 22 1 51Bz=－ － LSC LS Lz=－ － 5A B 4A 33 224A=3+，4B=4－5i式中:C長(zhǎng)度。i

CO

Si iS

〔=，3，B，Li

〔=12，，，5〕為各臂iZZK向32LA3X34Bθθ4 5YL11LLK向P50L4鏈條 錐鏈條5B4 58-10機(jī)器人的關(guān)節(jié)坐標(biāo)示教時(shí)，計(jì)算機(jī)讀進(jìn)關(guān)節(jié)坐標(biāo)i

，然后經(jīng)坐標(biāo)正變換，轉(zhuǎn)換為工作點(diǎn)Ｐ的位置與姿勢(shì)P參數(shù)存入內(nèi)存作為示教點(diǎn)參數(shù)。P③直線插補(bǔ)。取機(jī)器人的零位〔圖8-11〕為每次工作臺(tái)00

=[x，y，z，A，B]T=[x0，0，z00，0]Ti個(gè)示教點(diǎn)，要在第i點(diǎn)和第i+1點(diǎn)之間進(jìn)展直線插補(bǔ)，并設(shè)工作點(diǎn)Ｐ的位置與姿勢(shì)坐標(biāo)〔x，yi i

，z，Ai

，B，取第ii+1個(gè)示教數(shù)據(jù)v x ，y

，z ，A

，B ，i+1

i+1

i+1

i+1

i+1

i+1機(jī)器人的零位200201則：ixi+1xi

+1—xi；iii+1y+1—y；iiiizi+1z+1—z；ii插補(bǔ)步數(shù)為Ｎ

Ai+1Ai+1AiBi+1Bi+1Bi；xx”2y”2z”2

v

為示教速度，表示一個(gè)采樣i+1

i+1周期內(nèi)所走的距離。運(yùn)動(dòng)增量如下：

i1 ixi+1xi+1ii+1

+1；+1；izi+1zi+1iAi+1A

i+1；+1；Bi+1Bi+1

i+1；i④位置與增量的逆變換。由直線插補(bǔ)得到的位置與姿勢(shì)增量必需經(jīng)坐標(biāo)逆變換，轉(zhuǎn)換成關(guān)節(jié)坐標(biāo)的增量后才能作為各關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)的給定值，把握機(jī)器人按給定軌跡運(yùn)動(dòng)。逆變換的計(jì)算式為：5 21=[C1y—S1x+LCB]/[C1x+S1y5 2—3332=[CM S—333

N]/[LC

2—3]+223=—[SM C+22

N]/[LC

2—3]1114A5AB5AB式中：1114A5AB5AB

1M=C1x+1

x)+(L

+LC

C)A—L

BB4A 5A B 5 ABN=z+(LS—LSC)A—LC4A 5A B 5 AB

C2—=COS(—

i i; 3 2 3 ; i i視覺傳感式變量噴藥系統(tǒng)簡(jiǎn)介在農(nóng)業(yè)方面，近年來興盛國(guó)家〔如美國(guó)、英國(guó)〕都投入大量資金進(jìn)呈現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的開發(fā)。先后開發(fā)出了準(zhǔn)確變量播種機(jī)、準(zhǔn)確變量施肥機(jī)以及準(zhǔn)確變量噴藥機(jī)等。它們都是與機(jī)器人極為相像的自動(dòng)化系統(tǒng)，是高技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。視覺傳感變量噴藥系統(tǒng)，是以較少藥劑而有效把握雜草、提高產(chǎn)量、削減本錢的一種自動(dòng)化藥物噴撒機(jī)械。近年來，隨著雜草識(shí)別的視覺感知技術(shù)與變量噴藥把握等技術(shù)的成熟，這種視覺傳感式變量噴藥機(jī)械也趨于成熟。下面就以這種系統(tǒng)為例，對(duì)它的組成及工作原理作一簡(jiǎn)要介紹。彩色數(shù)碼像 彩色數(shù)碼像機(jī)圖像識(shí)別系統(tǒng)機(jī)載計(jì)算機(jī)壓力設(shè)定速

液壓泵+

藥液入口液馬達(dá) 泵度 藥滴大小壓力把握器壓力流量把握器

流量計(jì)伺服信號(hào)PWM信號(hào)

伺服-PWM界PWM閥系統(tǒng)的組成

8-12準(zhǔn)確變量噴藥系統(tǒng)一般地說，這種機(jī)器由圖像信息獵取系統(tǒng)、圖像信息處理系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、變量噴撒系統(tǒng)等組成〔圖8-1。各子系統(tǒng)的主要功能如下所述。①圖像信息獵取系統(tǒng)。主要由彩色數(shù)碼像機(jī)〔PULNIX，TMC-7ZX等〕和高速圖像數(shù)據(jù)采集卡〔如CX100，IMAGENATION，INC等〕組成。采集卡一般置于機(jī)載計(jì)算機(jī)中。②圖像信息處理系統(tǒng)。是一種基于影像信息的提取算法，由計(jì)算機(jī)高級(jí)語言〔如C++等〕開發(fā)出的一種軟件系統(tǒng)。它能夠快速準(zhǔn)確地提取出影像數(shù)據(jù)中包含的人們所需的信息〔如雜草密度，草葉數(shù)量，無作物間距區(qū)域面積等。③決策支持系統(tǒng)。也是由高級(jí)語言開發(fā)出的一種軟件系統(tǒng)。它能夠基于信息處理系統(tǒng)，把得到的有用信息與人們的決策要求作綜合推斷，最終作出所需的決策。④變量噴撒系統(tǒng)。是基于視覺信息的把握器，由假設(shè)干可調(diào)整噴藥流量與霧滴大小的變量噴頭組成。⑤機(jī)器行走系統(tǒng)。有發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)身、車輪等組成〔圖中省略。工作原理當(dāng)機(jī)器在田間行走時(shí)，置于機(jī)器上離地面具有確定高度的彩色數(shù)碼像機(jī)就會(huì)掃描確定大小的地面一般彩色數(shù)碼像機(jī)可掩蓋2.44m 3.05m范圍區(qū)分率可到達(dá)0.005m0.005m。與此同時(shí)，高速圖像數(shù)據(jù)采集卡將彩色數(shù)碼像機(jī)獵取的信息存入計(jì)算機(jī)中。然后，由圖像信息處理系統(tǒng)快速地將地面雜草的密度、草葉數(shù)量、作物密度以及無植被區(qū)域面積等信息提取出來，并由決策支持系統(tǒng)調(diào)用這些信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得到所需的行走速度、藥液流量和霧滴大小等的決策。這些決策被傳輸給藥滴大小把握器以及流量把握器，隨之它們就把握管路中的壓力和PWM了藥量、降低了本錢，另一方面保護(hù)作物、削減對(duì)環(huán)境的污染。據(jù)報(bào)道，與傳統(tǒng)的噴撒方法比較，變量噴藥系統(tǒng)在雜草高密區(qū)可節(jié)約藥液18%17%。數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床是由計(jì)算機(jī)把握的高效率自動(dòng)化機(jī)床。它綜合應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)把握、伺服驅(qū)動(dòng)、周密測(cè)量和型機(jī)械構(gòu)造等多方面的技術(shù)成果，是今后機(jī)床把握的進(jìn)展方向。隨著數(shù)控技術(shù)的快速進(jìn)展，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械加工中的地位將越來越重要。數(shù)控機(jī)床的工作原理和組成機(jī)床本體執(zhí)行元件執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)床本體執(zhí)行元件執(zhí)行機(jī)構(gòu)零件成品位置檢測(cè)裝置8-13數(shù)控機(jī)床工作過程原理圖數(shù)零控8-13數(shù)控機(jī)床工作過程原理圖數(shù)零控?cái)?shù)數(shù)伺件程控控服圖序介裝機(jī)紙編質(zhì)置構(gòu)制加工程序規(guī)定的挨次、軌跡和參數(shù)進(jìn)展工作，從而加工出符合要求的零件。為了提高加工精度，一般還裝有位置檢測(cè)反響回路，這樣就構(gòu)成了閉環(huán)把握系統(tǒng)，其加工過程原理如圖8-13所示。伺服系統(tǒng)把握介質(zhì)數(shù)控裝置機(jī)床伺服系統(tǒng)把握介質(zhì)數(shù)控裝置機(jī)床測(cè)量裝置從工作原理可以看出，數(shù)控機(jī)床主要由把握介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服檢測(cè)系統(tǒng)和機(jī)床本體等四局部組成，其組成框圖8-14所示。①把握介質(zhì)。用于記載

8-14數(shù)控機(jī)床的組成各種加工信息〔如零件加工的工藝過程、工藝參數(shù)和位移數(shù)據(jù)等現(xiàn)零件的機(jī)械加工。常用的把握介質(zhì)有磁帶、磁盤和光盤等。把握介質(zhì)上記載的加工信息經(jīng)輸入裝置輸送給數(shù)控裝置。常用的輸入裝置有磁盤驅(qū)動(dòng)器和光盤驅(qū)動(dòng)器等，對(duì)于用微處CRT顯示器顯示。②數(shù)控裝置。數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心，它的功能是承受輸入裝置輸送給的加工信息，經(jīng)過數(shù)控裝置的系統(tǒng)軟件或電路進(jìn)展譯碼、運(yùn)算和規(guī)律處理后，發(fā)出相應(yīng)的脈沖指令送給伺服系統(tǒng)，通過伺服系統(tǒng)把握機(jī)床的各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件按規(guī)定要求動(dòng)作。③伺服系統(tǒng)及位置檢測(cè)裝置。伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)裝置組成，它是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行局部。由機(jī)床的執(zhí)行部件和機(jī)械傳動(dòng)部件組成數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)，它依據(jù)數(shù)控裝置發(fā)來的速度和位移指令把握?qǐng)?zhí)行部件的進(jìn)給速度、方向和位移量。每個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行部件都配有一套伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)有開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)之分，在閉環(huán)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，還需配有位置測(cè)量裝置，直接或間接測(cè)量執(zhí)行部件的實(shí)際位移量，④機(jī)床本體及機(jī)械部件。數(shù)控機(jī)床的本體及機(jī)械部件包括：主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件〔如工作臺(tái)、刀架、傳動(dòng)部件和床身立柱等支承部件，此外還有冷卻，潤(rùn)滑、轉(zhuǎn)位和夾緊等關(guān)心裝置，對(duì)于加工中心類的數(shù)控機(jī)床，還有存放刀具的刀庫(kù)，交換刀具的機(jī)械手等部件。數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介把握程序Z80PIO光電隔離器器驅(qū)動(dòng)零件加工參數(shù)CPU簡(jiǎn)易數(shù)控車床把握系統(tǒng)原理框圖如圖把握程序Z80PIO光電隔離器器驅(qū)動(dòng)零件加工參數(shù)CPU圖8-15把握系統(tǒng)原理框圖把握系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)易數(shù)控車床把握系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要是驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。為了提高系統(tǒng)的抗干擾力氣，在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與I/O8-16所示。圖中，x、y軸電機(jī)A、B、C三相把握端均接入反向器，所以，當(dāng)各相把握端輸出高電尋常，經(jīng)反向器后變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)發(fā)光二極管亮，因而使光電隔離器中的光敏三極管導(dǎo)通。把握系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。為了使車床自動(dòng)加工零件，必需先將人的意圖用機(jī)器所能承受的語言編制成加工程序，程序格式不同，其設(shè)計(jì)方法也不同。下面以南京微電機(jī)廠生產(chǎn)的微機(jī)數(shù)控裝置為例，對(duì)控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)做一簡(jiǎn)要說明。①加工程序的總格式。該系統(tǒng)在進(jìn)展某段工序加工時(shí)，需將加工量以十進(jìn)制的mm數(shù)送入，然后送入加工速度字，方向字等。因此，在車床進(jìn)展加工之前，必需依據(jù)零件圖紙給出每道工序的刀具運(yùn)動(dòng)方向和位移長(zhǎng)度。依據(jù)零件材料和車床性能以及工藝要求，給出車床的切削速度。該加工程序以四個(gè)字節(jié)至八個(gè)字節(jié)為一段程序，先以一段為開頭，中間8-17所示。8-18所示。+E+EZ80-CPU2+5V+E1A+5VPA7PA暫停PA6KPA5PA4PA3PA2B1PAPIO 0PBPBPBPBPB7654XCXBXAPB23YCPBPB10YCBYA圖8-16簡(jiǎn)易數(shù)控車床把握系統(tǒng)硬件接線圖0 126B E快速回零時(shí)工件號(hào)的方向挨次26表示先回X62Y加工數(shù)據(jù) 加工指令

開頭標(biāo)記〔BEGIN〕加工程序 D E程序錯(cuò)誤標(biāo)志D E圖8-17 加工程序格式

205206直線和斜線加工程序的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)潔。它只需加工刀具在縱向或橫向運(yùn)動(dòng)。為了把握方向，利用單板機(jī)鍵盤上的數(shù)字鍵的安裝位置。直線加工程序首先依據(jù)零件圖要求，給出加工量，進(jìn)給方向和加工速度。依據(jù)位移量計(jì)算所需脈沖數(shù)，然后由方向字確定縱向或橫向步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作，并用其速度標(biāo)記判別在加工馬上完畢時(shí)，是否需進(jìn)展降速處理。斜線加工指錐面加工，此時(shí)x、y方向的步進(jìn)電機(jī)都需動(dòng)作，斜線加工和直線加工程序一樣，其方向也是由單板機(jī)上的數(shù)字鍵確定的。斜線加工一般承受插補(bǔ)原理，此外，還有延時(shí)程序、手動(dòng)程序、圓弧程序、圓弧加工程序，以及步進(jìn)電機(jī)把握程序等。啟動(dòng) 位移低字節(jié)N有初始化標(biāo)志嗎？Y

出錯(cuò)處理

指針單元內(nèi)容 A指針調(diào)整A保存工件號(hào)開 取加工方式字節(jié)A始單元內(nèi)容NA=BE〔判別開頭〕？Y

出錯(cuò)處理

YA=AA〔錐度〕？NY

錐度加工建立加工程序指針R

A=E〔延時(shí)？N

延時(shí)處理檢查初始化單元初值

屏蔽低四位延時(shí)1

YA=DO〔發(fā)信〕？字節(jié)拆字 顯示工序號(hào) 暫停標(biāo)志顯示單元Y檢測(cè)是否暫停？N指針單元內(nèi)容A

NYA=BO〔回零〕？NYA=80〔-X〕？N

發(fā)信處理回零處理指針調(diào)整A=E〔N位移是高字節(jié)指針單元內(nèi)容A指針調(diào)整

YA=40〔+Y〕？NY A=20〔-X〕？NY完畢處理 A=60〔-Y〕？N出錯(cuò)顯示〔01類〕8-18把握系統(tǒng)主程序流程圖

直線加工計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)近年來世界各國(guó)都在大力開展計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS〔Computer IntergratedManufacturing System〕方面的爭(zhēng)論工作CIMS是計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械制造業(yè)相結(jié)合的產(chǎn)物，是機(jī)械制造業(yè)的一次技術(shù)革命。(1)CIMS的構(gòu)造經(jīng)營(yíng)決策治理系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)決策治理系統(tǒng)BDMS計(jì)算機(jī)關(guān)心設(shè)計(jì)系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)CAD/CAMFMC/FMS/NC圖8-19 CIMS主要構(gòu)造框圖隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)展，機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化已逐步從過去的大批量生產(chǎn)方式向高效率、CIMS就是為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械工廠的全盤自動(dòng)化和無人化而提出來的。其根本思想就是按系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)將整個(gè)工廠組成一個(gè)系統(tǒng)，用計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品的初始構(gòu)思和設(shè)計(jì)直至最終的裝配和檢驗(yàn)的全過程實(shí)現(xiàn)治理和把握。對(duì)于CIMS，只需輸入所需產(chǎn)品的有關(guān)市場(chǎng)及設(shè)計(jì)的信息和原材料，就可以輸出經(jīng)過檢驗(yàn)的合格產(chǎn)品。它是一種以計(jì)算機(jī)為根底，將企業(yè)全部生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)與各種自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系起來，借以獲得最正確經(jīng)濟(jì)效果的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)。它利用計(jì)算機(jī)將獨(dú)立進(jìn)展起來的計(jì)算機(jī)關(guān)心CADCAFM〔MI〕以及決策支持系統(tǒng)〔DSS〕綜合為一個(gè)有機(jī)的整體，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品訂貨、設(shè)計(jì)、制造、治理和銷售過程的自動(dòng)化。它是一種把工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、市場(chǎng)分析以及其它支持功能合理地組織起來的計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)。CIMS是在柔性制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和系統(tǒng)科學(xué)的根底上，將制造工廠經(jīng)營(yíng)活動(dòng)所需的各種自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)地集成起來，使其能適應(yīng)市場(chǎng)變化和多品種、小批量生產(chǎn)要求的高效益、高柔性的智能生產(chǎn)系統(tǒng)。由此可見，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)是在的生產(chǎn)組織原理和概念指導(dǎo)下形成的生產(chǎn)實(shí)體，它不僅是現(xiàn)有生產(chǎn)模式的計(jì)算機(jī)化和自動(dòng)化，而且是在更高水平上制造的一種的生產(chǎn)模式。從機(jī)械加工自動(dòng)化及自動(dòng)化技術(shù)本身的進(jìn)展看，智能化和綜合化是將來的主要特征，也是CIMS最主要的技術(shù)特征。智能化表達(dá)了自動(dòng)化深度，即不僅涉及物質(zhì)流把握的傳統(tǒng)體力勞動(dòng)自動(dòng)化，還包括了信息流把握的腦力勞動(dòng)自動(dòng)化；而綜合化反映了自動(dòng)化的廣度，它把系統(tǒng)空間擴(kuò)展到市場(chǎng)、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、銷售及用戶效勞等全部過程。CIMS計(jì)治理、制造治理等子系統(tǒng)，它們分別處理設(shè)計(jì)信息與治理信息，各子系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)，并且具有相對(duì)的獨(dú)立性。因此，從大的構(gòu)造來講，CIMS系統(tǒng)可看成是由經(jīng)營(yíng)決策治理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)關(guān)心設(shè)計(jì)與制造系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)等組成的〔圖8-1。經(jīng)營(yíng)決策治理系統(tǒng)完成企業(yè)經(jīng)營(yíng)治理，如市場(chǎng)分析推想、風(fēng)險(xiǎn)決策、長(zhǎng)期進(jìn)展規(guī)劃、生產(chǎn)打算與調(diào)度、企業(yè)內(nèi)部信息流的協(xié)調(diào)與把握等；計(jì)算機(jī)關(guān)心設(shè)計(jì)系統(tǒng)完成產(chǎn)品及零部件的設(shè)計(jì)、自動(dòng)編程、機(jī)器人程序設(shè)計(jì)、工程分析、輸出圖紙和材料清單等；計(jì)算機(jī)關(guān)心制造系統(tǒng)