貝加萊數(shù)控激光切割機控制系統(tǒng)方案

4.1貝加萊GMC通用運動控制概念

建立在面向?qū)ο蟮木幊袒A上，通用的Windows平臺提供了服務和PVI的接口，通過PVI接口與CNC軟件庫ARNC0軟件庫進行交互，這包括了顯示、運動控制、PLC程序，在ARNC0（原來稱為AR010）庫中，從上圖我們可以看到，PLC、運動控制、顯示任務、服務任務均可以在一個統(tǒng)一的平臺下運行，這帶來了諸多的好處。

4.1.1貝加萊一體化的激光功率與CNC同步控制

傳統(tǒng)的激光功率控制通常由激光器的制造商提供一個PLC的控制，而整機的系統(tǒng)提供商則通過通信方式給出速度值，作為功率控制器的調(diào)節(jié)依據(jù)，然而，這里存在的問題在于，功率控制器廠商所提供的是依據(jù)其對激光功率控制本身的工藝而設計的子系統(tǒng)，而CNC系統(tǒng)則是考慮運動控制本身而產(chǎn)生的子系統(tǒng)，兩個系統(tǒng)之間有一個同步和協(xié)調(diào)的問題，這帶來了非常多的偏差。

而BR的GMC架構(gòu)則使得激光功率的PLC控制和CNC本身的控制融為一體，在軟件上來看，CNC任務和功率控制的邏輯任務均是運行在ARNC0平臺上的任務，其之間的軟件為緊密的耦合關(guān)系，而在硬件上，通過Ethernet POWERLINK總線，X,Y軸的運動速度被計算并反饋給系統(tǒng)，系統(tǒng)會同時處理激光功率控制任務，CNC系統(tǒng)采用400uS的高速刷新，而功率控制也可以在相應的循環(huán)周期上被處理，以便與運動緊密耦合。

這一設計確保了運動與激光功率的融合，確保了加工精度和生產(chǎn)速度的靈活調(diào)整。

對于輔助氣體的控制同樣如此，將整個切割過程建立模型，可以確保氣體的壓力根據(jù)材料、厚度、功率等進行調(diào)整，從而確保輔助氣體為切割過程提供良好的保障，提高切割質(zhì)量。

4.1.2機械補償控制

除了傳統(tǒng)的CNC和控制功能，BR系統(tǒng)同時增加了機械補償控制功能，對于很多切割而言，尤其是大型切割系統(tǒng)，其電機驅(qū)動的機械單元慣量較大，這會造成慣量不匹配而帶來的切割質(zhì)量問題，例如：圓角和方角的切割，由于慣量較大，通常其在高速運行時會造成過量，而無法形成高精度的切割輪廓。

通過ACOPOSmulti驅(qū)動系統(tǒng)中的前饋控制算法，機械系統(tǒng)的慣量和扭矩需求被預先給定一個前饋值，從而確保其加工中快速實現(xiàn)定位響應。

4.1.3蛙跳功能設計

由于ACOPOS伺服系統(tǒng)具有可自由編輯的曲線，可以根據(jù)起始點、終結(jié)點、各開關(guān)響應時間等設計一條最為光滑而快速的曲線，降低機器振動的同時實現(xiàn)最高效的曲線重定位。

從一個切割到另一個切割點，最完美的曲線設計－傳統(tǒng)的系統(tǒng)都是沒有蛙跳功能，將Z軸參與到X,Y的插補中去，跳的好而又穩(wěn)定，對于軸控制的響應周期的要求。如上圖，SP-Start Point,MP-Middle Point,EP-End Point, Zmax則代表了Z軸參與X,Y軸插補的位置曲線，該曲線在ACOPOSmulti驅(qū)動系統(tǒng)中根據(jù)設定點完成中間的曲線自動生成，一方面，確保高速，另一個方面確保機械沖擊小的平滑過渡。

4.1.4CNC圖形顯示

Automation Studio是一個集成化的可視化開發(fā)平臺，它提供了CNC加工過程中的圖形處理，并能根據(jù)需要對這些圖形進行保存、處理，由于該系統(tǒng)采用APC，可支持高性能處理器對于圖形任務的處理，并且APC開放的接口和Windows XP系統(tǒng)可支持豐富的圖形編輯與設計，通過PVI與Automation Runtime系統(tǒng)進行銜接，這使得Windows豐富的圖形和開發(fā)能力與實時控制任務緊密結(jié)合，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)一個完全可視化的開發(fā)過程，最終交給End User的是一個易于操作和使用而功能強大的系統(tǒng)。