CN103071826B - 一种高速高精多轴pcb数控钻床及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高速高精多轴PCB数控钻床，其中，包括：伺服驱动系统、多轴控制的机械传动系统、电机装置、联轴器、位置反馈模块和运动控制器；所述机械传动系统依次通过所述联轴器、所述电机装置与所述伺服驱动系统相连接；所述位置反馈模块连接所述机械传动系统和所述伺服驱动系统，所述伺服驱动系统用于根据接收到的控制信号和反馈信号采用PID控制算法产生驱动信号以通过驱动所述电机装置，所述电机装置再通过所述联轴器带动所述机械传动系统进行稳定的运动；所述运动控制器内置于计算机中，用于控制、协调机械传动系统中各部件的运动。这样，在钻床运动和钻孔的过程中能减小震荡，且能对整个钻床进行快速精确而稳定地控制。

Description

一种高速高精多轴PCB数控钻床及其控制方法

技术领域

本发明涉及数控钻床，尤其涉及的是一种高速高精多轴PCB数控钻床及其控制方法。

背景技术

数控系统的定位精度是衡量数控机床性能的一项重要指标，直接影响到数控机床的加工精度。在高速加工日益成为主流的今天，伺服系统的定位时间也逐渐成为一项十分重要的性能指标。然而，在大多数情况下，快速性与准确性是一对矛盾问题，需要折中处理。影响伺服系统定位性能的因素很多，其中系统所采用的控制算法及加减速过程影响尤为显著。一般情况下，伺服系统的控制过程可分为加速、匀速、减速和低速定位四个阶段，其中，减速和低速定位两个阶段对伺服系统的定位精度有很重要的影响。对于高速高精度印制电路板数控钻床来说，由于钻削加工是一种典型的点到点的点位加工方式，因此在加工轨迹尽可能优化的情况下，如何有效地解决定位的快速性与准确性是提高钻孔加工精度和效益所迫切需要解决的问题。

随着科技的发展，电子行业对电子产品的多功能化、小型化、轻量化、高密度和高可靠性的要求，使得印刷线路板向多层、细线宽线距、细通孔、特殊功能方向迅速发展。因此，在有限的面积内需要布设更多的线和孔。采用PCB高速数控钻床加工直径小于0.2mm的PCB孔的数量也急剧增加。对PCB数控钻床的速度和精度提出了更高的要求。PCB高速数控钻床的基本加工特点是：运动行程短，机床起停频繁，孔径小，孔密度高，加工精度要求高。为了实现高效高质量生产，必须提高PCB高速数控钻床的钻削能力，这就不仅需要提高钻床的主轴速度，而且必须提高三个方向的进给速度和加速度等，同时，进行合理的加工路径规划能够减少空行程，提高加工效率。因此，如何保证主轴高速转动和高速、高加减速进给条件下被加工孔的孔壁质量和孔位精度、避免损坏刚性极差的超微细钻头，都对PCB高速数控钻床的设计和制造提出了更高更严的要求。目前，一般采用PC+运动控制器的开放式数控系统进行运动控制及规划。常见的加减速控制和路径规划的方法有：1、直线加减速控制；2、指数加减速控制；3、正弦函数加减速控制；4、S曲线加减速控制。

现有技术与存在问题：传统的解决方法是增大床身和工作台质量提高机械系统的稳定性。工作台的高加速度和大质量大大提高了系统的控制难度，如何快速启停又减小系统的到位震荡，成为了PCB钻床控制系统的核心。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高速高精多轴PCB数控钻床，以实现高速度高精度地控制多主轴PCB数控钻床的运动，且在钻床运动和钻孔的过程中能减小震荡。

本发明的技术方案如下：

一种高速高精多轴PCB数控钻床，其中，包括伺服驱动系统、多轴控制的机械传动系统、电机装置、联轴器、位置反馈模块和运动控制器；所述机械传动系统依次通过所述联轴器、所述电机装置与所述伺服驱动系统相连接；所述位置反馈模块连接所述机械传动系统和所述伺服驱动系统，用于把所述机械传动系统的位移实时反馈给所述伺服驱动系统；所述伺服驱动系统用于根据接收到的控制信号和反馈信号采用PID控制算法产生驱动信号以驱动所述电机装置，所述电机装置再通过所述联轴器带动所述机械传动系统进行稳定的运动；所述运动控制器内置于计算机中，用于控制、协调机械传动系统中各部件的运动。

与上述技术方案相结合，所述机械传动系统包括用于放置PCB板并可以在X轴和Y轴方向运动的工作台、位移检测传感器、至少三主轴和轴承；所述位移检测传感器的一端与所述工作台连接，用于感应所述工作台的移动位置，所述位移检测传感器的另一端与所述位置反馈模块连接，把感应到的所述工作台的移动位置反馈到所述位置反馈模块；所述主轴包括滚珠螺母和滚珠丝杠，用于带动刀具钻头或者是所述工作台的运动；所述滚珠螺母与所述工作台相连接；所述滚珠丝杠穿过滚珠螺母与所述联轴器相连，所述滚珠丝杠的两端用所述轴承固定。

与上述各技术方案相结合，所述电机装置包括至少一速度/位置检测器和至少一三相异步交流电机；所述一三相异步交流电机通过所述联轴器与所述主轴相连接，用于控制所述主轴的运动；所述速度/位置检测器与所述三相异步交流电机相连，用于读取所述三相异步交流电机的转数并把转数转换为位置信息，反馈给所述伺服驱动系统。

与上述各技术方案相结合，所述伺服驱动系统中包括：速度控制电路、位置控制电路、第一比较器、第二比较器和第三比较器；所述位置反馈模块与所述第一比较器的反相输入端相连接，所述数控钻床与所述第一比较器的同相输入端连接，所述第一比较器的输出端与位置控制电路连接，所述第一比较器把输入的位置信息和反馈的位置信息进行比较求差后输出到所述位置控制电路；所述速度/位置检测器与所述第二比较器的反相输入端连接，所述位置控制电路与所述第二比较器的同相输入端连接，所述第二比较器的输出端与所述速度控制电路连接，所述第二比较器把输入的速度信息和反馈回来的速度信息通过比较求差后反馈到所述速度控制电路；所述速度/位置检测器与所述第三比较器的反相输入端连接，所述速度控制电路与所述第三比较器的同相输入端连接，所述第三比较器的输出端与所述速度控制电路连接，所述第三比较器把输入的电流信息与反馈的电流信息进行比较求差后输出到所述速度控制电路，所述速度控制电路把驱动信号传输给电机装置用于控制所述机械传动系统的运动。

与上述各技术方案相结合，所述速度控制电路包括：速度调节器、电流环前滤波器、电流调节器、脉冲宽度调制器、比较器、速度环反馈滤波器和积分器；所述第二比较器的输出端、所述速度调节器、所述电流环前滤波器、所述第三比较器的同相输入端依次相连，所述第三比较器的输出端、所述电流调节器、所述脉冲宽度调制器、所述三相异步交流电机、所述积分器依次相连，所述三相异步交流电机的电流通过所述电流环反馈滤波器反馈回第三比较器的反相输入端，所述三相异步交流电机的电机转动惯量通过速度环反馈滤波器反馈回第二比较器的反相输入端。

与上述各技术方案相结合，所述位置控制电路包括：比例调节器、速度环前置滤波器；所述第一比较器的输出端与所述比例调节器的输入端连接，所述比例调节器的输出端与所述速度环前置滤波器的输入端连接，所述速度环前置滤波器的输出端与所述第二比较器的同相输入端相连接。

与上述各技术方案相结合，一种高速高精多轴PCB数控钻床的控制方法，包括以下步骤：

A1、采用伺服驱动系统、机械传动系统和电机装置并结合位置反馈模块合理的建立数学模型；

A2、根据建好的数学模型进行仿真分析，调节各环节PID参数，并对其整定得到合理的PID参数；

A3、根据整定后的PID参数，伺服驱动系统采用S型曲线加减速方式控制机械传动系统运动；

A4、通过运动控制器设置各个参数，并发送指令给伺服驱动系统，根据伺服驱动系统的反馈，运动控制器在线实时调整参数，使整个控制系统速度变化曲线和加速度曲线连续。

与上述各技术方案相结合，所述步骤A3中，所述S型曲线加减速方式的规划算法包括以下步骤：

A31、首先进行加速度的判定，判定加速度处于加速、匀速还是减速区；如果处于加速区，转到步骤A32；如果处于匀速区，转到步骤A33；判定结束，转到步骤A34进行速度规划；

A32、此时加速度处于加速区，如果速度此时也处于加速段，则根据设定的目标速度和目标位移，判定是否有匀加速段；如果速度此时处于减速段，则根据实际规划出来的最大速度、当前规划速度和终点速度，判定是否有匀减速段；判定结束，转到步骤A34进行速度规划；

A33、判定加速度是否是第一次处于匀速区，若是，则要根据当前规划速度和设定的目标速度，计算出加速度开始减速时的速度，作为以后每个插补周期判定加速度是否要减速的条件；如果速度此时处于加速段，则还需要根据目标位移判定加速度是否开始减速；判定结束，转到步骤A34进行速度规划；

A34、进行速度的规划，判定速度处于加速、匀速还是减速区，并计算当前规划位置；如果处于加速区，转到步骤A35；如果处于匀速区，转到步骤A36；如果处于减速区，转到步骤A37；

A35、根据当前规划位置和目标位移，判定是否有匀速段，如果没有匀速段，则计算出位置余量，用于减速段的位置补偿，规划结束；

A36、判定速度是否是第一次处于匀速区，若是，则要根据当前的规划位置和目标位移，计算出减速点的位置；以后每个插补周期都要判定速度是否要开始减速，若是，则标定目标速度为0，并计算位置余量，规划结束；

A37、进行位置补偿，S型曲线加减速规划结束。

采用上述方案，本发明通过伺服驱动系统控制机械传动系统的工作，位置反馈模块连接机械传动系统和伺服驱动系统使整个系统构成一个闭环反馈，且伺服驱动系统采用电流环、速度环和位置环，这三环结构进行控制，并以矢量控制的交流伺服电动机驱动，能对整个钻床进行快速精确而稳定地控制。

附图说明

图1为本发明提供的数控钻床进给伺服系统组成原理图；

图2为本发明提供的高阶全闭环系统仿真模型图；

图3为本发明提供的计算机仿真总体方案设计图；

图4为本发明提供的控制流程图；

图5为本发明提供的S曲线加减速规划图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种高速高精多轴PCB数控钻床包括伺服驱动系统100、多轴控制的机械传动系统102、电机装置101、联轴器103、位置反馈模块105和运动控制器；所述多轴控制的机械传动系统102依次通过所述联轴器103、所述电机装置101与所述伺服驱动系统100相连接；所述位置反馈模块105连接所述机械传动系统102和所述伺服驱动系统100，用于把所述机械传动系统的位移实时反馈给所述伺服驱动系统；所述伺服驱动系统100用于根据接收到的控制信号和反馈信号采用PID（Proportion Integration Differentiation，比例-积分-微分）控制算法产生驱动信号以驱动所述电机装置101，所述电机装置101再通过所述联轴器103带动所述机构传动系统102进行稳定的运动；所述运动控制器内置于计算机中，用于控制、协调所述机械传动系统102中各部件的运动。

与上述实施例相结合，所述机械传动系统102包括工作台107，用于放置PCB板且可以在X轴和Y轴方向运动，位移检测传感器106，所述位移检测传感器106的一端与所述工作台107连接，另一端与所述位置反馈模块105连接，用感应所述工作台107的运动位置并把感应到的工作台的位置反馈到伺服驱动系统100的输入端。例如，所述位移检测传感器106可以为光栅尺、磁栅尺等。至少三主轴，所述主轴包括滚珠螺母108和滚珠丝杠109，用于带动刀具钻头或者是所述工作台107的运动，所述滚珠螺母108与所述工作台107相连接，滚珠丝杠109和轴承110，所述滚珠丝杠109穿过滚珠螺母108与所述联轴器103相连，所述滚珠丝杠109的两端用两个所述轴承110固定。滚珠丝杠进给系统在进行定位的过程中，由于传动方向上的刚度变化产生变形量，从而使台板的加减速曲线产生回滞特性，工作曲线与理想曲线偏离，影响高速定位条件下的瞬态跟踪定位精度，最终导致定位误差的产生。在ADAMS动力学仿真软件中，传动系统的动力学模型中需要考虑联轴器103的扭转刚度、丝杠109的扭转刚度、丝杠109的拉压刚度、轴承组件的轴向刚度、丝杠挠度转化成的轴向刚度、以及各零部件的转动惯量、质量等。图1中显示了其中一主轴的示意图，每一主轴结构及其的驱动方式均相同。

与上述各实施例相结合，所述电机装置101包括至少一速度/位置检测器104和至少一三相异步交流电机（permanent magnet synchronous motor，PMSM）116，所述三相异步交流电机通过所述联轴器与所述主轴相连接，用于控制所述主轴的运动，所述速度/位置检测器104与所述三相异步交流电机116相连，用于读取所述三相异步交流电机的转数并把转数转换为速度或者位置信息，反馈给所述伺服驱动系统100。所述速度/位置检测器104的数量、所述三相异步交流电机116的数量与所述主轴的数量相配套。例如，所述主轴为8根，包括：X轴、Y轴、Z₁轴、Z₂轴、Z₃轴、Z₄轴、Z₅轴和Z₆轴，则所述速度/位置检测器104为8个，所述三相异步交流电机也为8台，每一主轴通过一所述三相异步交流电机与所述速度/位置检测器104相连接，三相异步电机带动主轴转动，速度/位置检测器104读取所述三相异步交流电机116的转数并把转数转换为位置信息，反馈给所述伺服驱动系统100。

与上述各实施例相结合，所述伺服驱动系统100包括速度控制电路111、位置控制电路112、第一比较器113、第二比较器114和第三比较器115。所述位置反馈模块105与所述第一比较器113的反相输入端相连接，所述数控钻床（computer numerical control，CNC）与所述第一比较器113的同相输入端连接，所述第一比较器113的输出端与位置控制电路112连接，所述第一比较器113把输入的位置信息和从工作台107反馈回来的位置信息进行比较求差后输出到所述位置控制电路112，用于实时调节位移参数。

所述速度/位置检测器104与所述第二比较器114的反相输入端连接，所述位置控制电路112的输出端与所述第二比较器114的同相输入端连接，把从第一比较器113比较求差后的位置信息经过处理后输入到第二比较器114的同相输入端，所述第二比较器114的输出端与所述速度控制电路111连接，所述第二比较器114把输入的速度信息和从速度/位置检测器104反馈回来的速度信息通过比较求差后反馈到所述速度控制电路111，用于实时调节速度参数。

所述速度/位置检测器104与所述第三比较器115的反相输入端连接，所述速度控制电路111与所述第三比较器115的同相输入端连接，所述第三比较器115的输出端与所述速度控制电路111连接，所述第三比较器115把输入的电流信息与从三相异步交流电机116反馈回来的电流信息进行比较求差后输出到所述速度控制电路111，用于实时调节电流参数。所述速度控制电路111把驱动信号传输给电机装置101用于控制所述机械传动系统102的运动。

与上述各实施例相结合，所述伺服驱动系统100、所述机械传动系统102、所述电机装置101和所述位置反馈模块105一起构成三闭环结构，分别为电流环、速度环和位置环，其中电流环、速度环为内环，位置环为外环。所述速度/位置检测器104、所述第三比较器115和所述速度控制电路111构成的回路为电流环。所述速度/位置检测器104、所述第二比较器114、所述第三比较器115和所述速度控制电路111构成的回路为速度环。所述位置控制电路112、所述第一比较器113、所述第二比较器114、所述速度控制电路111、所述速度/位置检测器104、所述位置反馈模块105、所述机械传动系统102和所述第三比较器115构成的回路为位置环。在整个伺服控制三环结构中，以矢量控制的三相异步交流伺服电动机驱动。其中，电流环的作用是改善内环控制对象的传递函数，提高系统的快速性，及时抑制电流环内部的干扰，限制最大电流，使系统有足够大的加速扭矩，并保障系统安全运行；速度环的作用是增强系统抗负载扰动的能力，抑制速度波动；位置环的作用是保证系统静态精度和动态跟踪性能，使整个伺服系统能稳定、高性能运行。为了提高系统的性能，各环节均有调节器。电流环和速度环均采用PI调节器，位置环采用P调节器。

如图3所示，为根据高速高精多轴PCB数控钻床实物图画出来的计算机仿真总体方案设计图，伺服电机连接在伺服驱动器上，用来控制轴的运动，X轴和Y轴带动工作台的运动，Z₁至Z₆为6根Z方向的主轴，Z方向的主轴下安装有刀具，用于给PCB板钻孔。感应器位置检测模块用于检测位移检测传感器的移动位置是否到位；气动控制模块用于控制Z主轴头上吸附的刀具；钻头检测模块用于检测刀具是否损坏，如损坏则把刀具回收进行修复；面板控制模块用于操作钻床的运动和命令的输入；制冷控制模块用于降低钻头在钻孔过程中会产生的大量的热，并把热量及时排走。根据图3的本发明的计算机仿真总体方案设计图可设计出图2的计算机高阶全闭环系统仿真模型图。如图2所示，其中，电流环和速度环为内环控制，位置环为外环控制。电流环为依次连接电流调节器、脉冲宽度调制(PWM)、三相异步交流电机（PMSM），并通过电流环反馈滤波器把电流信号进行反馈，以供系统进行实时控制；速度环为依次连接速度调节器、电流环前滤波器、电流环、转矩系数和电机转动惯量，并通过速度环反馈滤波器把速度信号进行反馈，用于给数近控钻床进行实时速度控制；位置环为依次连接比例调节器、速度环前置滤波器、速度环、积分、等效机械刚度等，并把位置信号反馈给伺服驱动系统进行调节。

上述高速高精多轴PCB数控钻床的控制系统采用基于S曲线加减速控制与运动规划算法，对XYZ轴采用速度控制模式速全闭环控制。在规划运动位置速度控制中，主要采用S型和柔性的加减速控制，速度变化曲线和加速度曲线连续，通过对启动阶段即高速阶段的加减速衰减在整个加减速过程中避免了柔性冲击，是一种适合高速加工的加减速曲线。如图5所示，为S曲线加减速规划图，当位移为0-S1时，速度为由S慢慢增加到V1，加速度为由0增加到最大正加速度a_max，加加速度此时为正向最大j_max；当位移为S1至S2时，速度为由V1增加到V2，加速度为由处于最大正加速度a_max，加加速度此时为0；当位移为S2至S 3时，速度为由V2慢慢增加到V3，加速度为由最大正加速度a_max减至0，加加速度此时为负向最大j_max；当位移为S3至S4时，速度为由V3维持不变，即V3=V4，加速度为0，加加速度此时也为0；当位移为S4至S5时，速度为由V4慢慢减速到V5，加速度为由0减至最大负加速度a_max，加加速度此时为负向最大j_max；当位移为S5至S6时，速度为由V5减速到V6，加速度为最大负加速度a_max，加加速度此时为0；当位移为S6至S7时，速度为由V6慢慢减速到V7，加速度为最大负加速度a_max减至0，加加速度此时为正向最大j_max。

为了满足了高速数控加工中的速度和稳定性要求；在伺服驱动系统中，采用PID+速度前馈+加速度前馈的伺服控制算法，通过调节各参数，能对数控系统实现快速精确而稳定的控制。控制方法包括以下步骤：

A1、采用伺服驱动系统、机械传动系统和电机装置并结合位置反馈模块合理的建立数学模型；

A2、根据建好的模型进行仿真分析，调节各环节PID参数，并对其整定得到合理的PID参数；

A3、根据整定后的PID参数，伺服驱动系统采用S型曲线加减速方式控制机械传动系统运动；

A4、通过运动控制器设置各个参数，并发送指令给伺服驱动系统，根据伺服驱动系统的反馈，运动控制器在线实时调整参数，使整个控制系统速度变化曲线和加速度曲线连续。这样可以在整个加减速过程中避免了柔性冲击，是一种比较合理高速加工的加减速方式。

与上述实施例相结合，所述步骤A3中，所述S型曲线加减速方式的规划算法包括以下步骤：

A31、首先进行加速度的判定，判定加速度处于加速、匀速还是减速区；如果处于加速区，转到步骤A32；如果处于匀速区，转到步骤A33；判定结束，转到步骤A34进行速度规划；

A32、此时加速度处于加速区，如果速度此时也处于加速段，则根据设定的目标速度和目标位移，判定是否有匀加速段；如果速度此时处于减速段，则根据实际规划出来的最大速度、当前规划速度和终点速度，判定是否有匀减速段；判定结束，转到步骤A34进行速度规划；

A33、判定加速度是否是第一次处于匀速区，若是，则要根据当前规划速度和设定的目标速度，计算出加速度开始减速时的速度，作为以后每个插补周期判定加速度是否要减速的条件；如果速度此时处于加速段，则还需要根据目标位移判定加速度是否开始减速；判定结束，转到步骤A34进行速度规划；

A34、进行速度的规划，判定速度处于加速、匀速还是减速区，并计算当前规划位置；如果处于加速区，转到步骤A35；如果处于匀速区，转到步骤A36；如果处于减速区，转到步骤A37；

A35、根据当前规划位置和目标位移，判定是否有匀速段，如果没有匀速段，则计算出位置余量，用于减速段的位置补偿，规划结束；

A36、判定速度是否是第一次处于匀速区，若是，则要根据当前的规划位置和目标位移，计算出减速点的位置；以后每个插补周期都要判定速度是否要开始减速，若是，则标定目标速度为0，并计算位置余量，规划结束；

A37、进行位置补偿，S型曲线加减速规划结束。

该规划算法具有简单，实现方便，通用性强的特点。采用该算法后可以很好解决加速度连续，可使速度平稳上升或降低，减少对机床的冲击，保证机床运动的平稳性；同时，该算法能实现快速精确度定位，提高了钻孔加工效率。

如图4所示，为本发明数控钻床的控制流程图，具体步骤为：B1、程序启动系统初始化；B2、钻床做准备工作；B3、判断钻孔控制指令是否准备好，是则进入步骤B5,否则进入步骤B4；B4、运动规划设置；B5、开始钻孔；B6、钻孔完毕；B7、判断同一孔径的孔是否钻完，是则进入步骤B8，否则进入步骤B4；B8、钻下一孔径的孔，执行前转至步骤B55；B9、判断所有的孔是否都已钻完，是则进入步骤B10，否则进入步骤B2；B10、整块PCB板钻孔结束，退出程序。

所述步骤B2包括：B21、X、Y、Z轴的回零；B22、导出钻孔文件；B23、放置工作PCB板；B24、调整起钻位置，确定钻孔起始点位置；B25、钻孔文件定位，并把文件存盘。所述步骤B4包括：B41、X轴、Y轴、Z轴运动规划；B42、根据运动规划以及PCB钻孔文件的基本信息生成控制指令文件，并转到步骤B5。所述步骤B5前包括步骤：B51、刀具管理库；B52、刀具参数设置；B53、判断刀具参数是否设定好，是则进入步骤B54，否则进入步骤B52;B54、机械手从刀库中取刀具；B55、把刀具放置刀具中转处，进行换刀，并转至步骤B5。所述步骤B6之后包括步骤：B61、刀具检测；B62、判断刀具是否磨损，是则进入步骤B63，否则进入步骤B55；B63、回收刀具并进行修复。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高速高精多轴PCB数控钻床，其特征在于，包括：伺服驱动系统、多轴控制的机械传动系统、电机装置、联轴器、位置反馈模块和运动控制器；

所述机械传动系统依次通过所述联轴器、所述电机装置与所述伺服驱动系统相连接；

所述位置反馈模块连接所述机械传动系统和所述伺服驱动系统，用于把所述机械传动系统的位移实时反馈给所述伺服驱动系统；

所述伺服驱动系统用于根据接收到的控制信号和反馈信号采用PID控制算法产生驱动信号以驱动所述电机装置，所述电机装置再通过所述联轴器带动所述机械传动系统进行稳定的运动；

所述伺服驱动系统包括：速度控制电路、位置控制电路、第一比较器、第二比较器和第三比较器；

所述位置反馈模块与所述第一比较器的反相输入端相连接，所述数控钻床与所述第一比较器的同相输入端连接，所述第一比较器的输出端与所述位置控制电路连接，所述第一比较器把输入的位置信息和反馈的位置信息进行比较求差后输出到所述位置控制电路；

所述电机装置与所述第二比较器的反相输入端连接，所述位置控制电路与所述第二比较器的同相输入端连接，所述第二比较器的输出端与所述速度控制电路连接，所述第二比较器把输入的速度信息和反馈回来的速度信息通过比较求差后反馈到所述速度控制电路；

所述电机装置与所述第三比较器的反相输入端连接，所述速度控制电路与所述第三比较器的同相输入端连接，所述第三比较器的输出端与所述速度控制电路连接，所述第三比较器把输入的电流信息与反馈的电流信息进行比较求差后输出到所述速度控制电路，所述速度控制电路把驱动信号传输给电机装置用于控制所述机械传动系统的运动；

所述运动控制器内置于计算机中，用于控制、协调机械传动系统中各部件的运动。

2.根据权利要求1所述的高速高精多轴PCB数控钻床，其特征在于，所述机械传动系统包括：用于放置PCB板并可以在X轴和Y轴方向运动的工作台、位移检测传感器、至少三主轴和轴承；

所述位移检测传感器的一端与所述工作台连接，用于感应所述工作台的移动位置，所述位移检测传感器的另一端与所述位置反馈模块连接，把感应到的所述工作台的移动位置反馈到所述位置反馈模块；

所述主轴包括滚珠螺母和滚珠丝杠，用于带动刀具钻头或者是所述工作台的运动；

所述滚珠螺母与所述工作台相连接；

所述滚珠丝杠穿过滚珠螺母与所述联轴器相连，所述滚珠丝杠的两端用所述轴承固定。

3.根据权利要求2所述的高速高精多轴PCB数控钻床，其特征在于，所述电机装置包括至少一速度/位置检测器和至少一三相异步交流电机；

所述一三相异步交流电机通过所述联轴器与所述主轴相连接，用于控制所述主轴的运动；

所述速度/位置检测器与所述三相异步交流电机相连，用于读取所述三相异步交流电机的转数并把转数转换为位置信息，反馈给所述伺服驱动系统。

4.根据权利要求3所述的高速高精多轴PCB数控钻床，其特征在于，所述速度控制电路包括：速度调节器、电流环前滤波器、电流调节器、脉冲宽度调制器、比较器、电流环反馈滤波器、速度环反馈滤波器和积分器；

所述第二比较器的输出端、所述速度调节器、所述电流环前滤波器、所述第三比较器的同相输入端依次相连，所述第三比较器的输出端、所述电流调节器、所述脉冲宽度调制器、所述三相异步交流电机、所述积分器依次相连，所述三相异步交流电机的电流通过所述电流环反馈滤波器反馈回第三比较器的反相输入端，所述三相异步交流电机的电机转动惯量通过所述速度环反馈滤波器反馈回第二比较器的反相输入端。

5.根据权利要求1所述的高速高精多轴PCB数控钻床，其特征在于，所述位置控制电路包括：比例调节器、速度环前置滤波器；

所述第一比较器的输出端与所述比例调节器的输入端连接，所述比例调节器的输出端与所述速度环前置滤波器的输入端连接，所述速度环前置滤波器的输出端与所述第二比较器的同相输入端相连接。

6.根据权利要求1所述的高速高精多轴PCB数控钻床的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1、采用伺服驱动系统、机械传动系统和电机装置并结合位置反馈模块合理的建立数学模型；

A2、根据建好的数学模型进行仿真分析，调节各环节PID参数，并对其整定得到合理的PID参数；

A3、根据整定后的PID参数，伺服驱动系统采用S型曲线加减速方式控制机械传动系统运动；

A4、通过运动控制器设置各个参数，并发送指令给伺服驱动系统，根据伺服驱动系统的反馈，运动控制器在线实时调整参数，使整个控制系统速度变化曲线和加速度曲线连续。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤A3中，所述S型曲线加减速方式的规划算法包括以下步骤：

A31、首先进行加速度的判定，判定加速度处于加速、匀速还是减速区；如果处于加速区，转到步骤A32；如果处于匀速区，转到步骤A33；判定结束，转到步骤A34进行速度规划；

A32、此时加速度处于加速区，如果速度此时也处于加速段，则根据设定的目标速度和目标位移，判定是否有匀加速段；如果速度此时处于减速段，则根据实际规划出来的最大速度、当前规划速度和终点速度，判定是否有匀减速段；判定结束，转到步骤A34进行速度规划；

A33、判定加速度是否是第一次处于匀速区，若是，则要根据当前规划速度和设定的目标速度，计算出加速度开始减速时的速度，作为以后每个插补周期判定加速度是否要减速的条件；如果速度此时处于加速段，则还需要根据目标位移判定加速度是否开始减速；判定结束，转到步骤A34进行速度规划；

A34、进行速度的规划，判定速度处于加速、匀速还是减速区，并计算当前规划位置；如果处于加速区，转到步骤A35；如果处于匀速区，转到步骤A36；如果处于减速区，转到步骤A37；

A35、根据当前规划位置和目标位移，判定是否有匀速段，如果没有匀速段，则计算出位置余量，用于减速段的位置补偿，规划结束；

A36、判定速度是否是第一次处于匀速区，若是，则要根据当前的规划位置和目标位移，计算出减速点的位置；以后每个插补周期都要判定速度是否要开始减速，若是，则标定目标速度为0，并计算位置余量，规划结束；

A37、进行位置补偿，S型曲线加减速规划结束。