CN107015528A - 一种模具生产用可远程控制的cnc系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及CNC系统技术领域，具体涉及一种模具生产用可远程控制的CNC系统，包括数控机床伺服系统，数控机床伺服系统常采用全闭环或半闭环控制系统，是三环控制，由里向外分别是电流环、速度环、位置环；还包括红外计数电路、CAN控制器、串口通信接口电路、中央控制器和蓝牙识别装置，CAN控制器通信控制更加灵活，采用CAN通信监控卡和专用示波器CANScope对该接口的数据包、电平特性、眼图进行分析；串口通信接口电路用于连接光纤电路，光纤电路用于连接中央控制器与远程控制端，蓝牙识别电路用于了连接中央处理器与智能手机或平板电脑。本发明结构简单，操作便捷，智能化程度高，实现远程安全控制，具有很强的创造性。

Description

一种模具生产用可远程控制的CNC系统

技术领域

本发明涉及CNC系统技术领域，具体涉及一种模具生产用可远程控制的CNC系统。

背景技术

模具种类很多，根据加工对象和加工工艺可分为：①加工金属的模具。②加工非金属和粉末冶金的模具。包括塑料模(如双色模具、压塑模和挤塑模等)、橡胶模和粉末冶金模等。根据结构特点，模具又可分为平面的冲裁模和具有空间的型腔模。模具一般为单件，小批生产。模具，工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具。简而言之，模具是用来制作成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。素有“工业之母”的称号。在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件的工具。广泛用于冲裁、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造，以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成形加工中。模具具有特定的轮廓或内腔形状，应用具有刃口的轮廓形状可以使坯料按轮廓线形状发生分离(冲裁)。应用内腔形状可使坯料获得相应的立体形状。模具一般包括动模和定模(或凸模和凹模) 两个部分，二者可分可合。分开时取出制件，合拢时使坯料注入模具型腔成形。模具是精密工具，形状复杂，承受坯料的胀力，对结构强度、刚度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有较高要求，模具生产的发展水平是机械制造水平的重要标志之一。数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成。控制系统用于数控机床的运算、管理和控制，通过输入介质得到数据，对这些数据进行解释和运算并对机床产生作用，伺服系统根据控制系统的指令驱动机床，使刀具和零件执行数控代码规定的运动。现有的数控机床由于控制系统通常比较复杂，并且控制难度高，使产品加工精度低，不能满足高精度产品的要求。在专利号为CN201210495805 的专利文件中，公开了一种数控机床CNC控制系统，输入设备连接 CNC装置，CNC装置输出端连接PLC控制器，PLC控制器输出端连接主轴控制单元，主轴控制单元连接主轴电机；CNC装置还连接速度控制单元，速度控制单元输出端连接进给电机，进给电机连接机床；机床连接位置检测器，位置检测器输出端连接CNC装置，CNC装置连接输出设备。本发明的数控机床CNC控制系统，通过PLC对主轴电机进行控制，并且通过位置检测反馈装置检测机床位置信号，CNC装置根据采集到的位置信号控制伺服电机的运行，机床运行平稳、噪音小、故障率低、加工精度高；大大的提高了工作效率；省时省工、易操作、维修方便。

上述专利文件通过PLC对主轴电机进行控制，并且通过位置检测反馈装置检测机床位置信号，CNC装置根据采集到的位置信号控制主轴电机和进给电机的运行；但是对于如何提供一种结构简单，操作便捷，智能化程度高，实现远程安全控制的模具生产用可远程控制的CNC 系统缺少技术性解决方案。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种模具生产用可远程控制的CNC系统，用于解决如何提供一种结构简单，操作便捷，智能化程度高，实现远程安全控制的模具生产用可远程控制的CNC系统的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种模具生产用可远程控制的CNC系统，包括数控机床伺服系统，所述数控机床伺服系统常采用全闭环或半闭环控制系统，是三环控制，由里向外分别是电流环、速度环、位置环；其特征在于：包括红外计数电路、CAN控制器、串口通信接口电路、中央控制器和蓝牙识别装置，所述CAN控制器通信控制更加灵活，采用CAN通信监控卡和专用示波器CANScope对该接口的数据包、电平特性、眼图进行分析；所述串口通信接口电路用于连接光纤电路，光纤电路用于连接中央控制器与远程控制端，所述蓝牙识别电路用于了连接中央处理器与智能手机或平板电脑。

优选的，所述数控机床伺服系统的电流反馈由电流互感器或串在电动机电源上的电流检测器构成；速度反馈由测速电机或电机编码器构成；位置反馈由光栅尺、磁栅或旋转编码器构成。

优选的，所述红外计数电路红外脉冲用信号发生器产生的脉冲信号承担，也即用脉冲信号模拟红外信号输入，脉冲信号的幅度、频率均可调，脉冲信号通过光耦实现隔离、整形，进而实现有效计数，电路中开关SW1表示计数开始和继续计数，开关SW2表示计数暂停和停止计数，当计数到达设定值或暂停时，发光二极管LED1亮，因为电路计数显示部分只有两位LED，所以本电路计数最大数为99，如需要增大计数单元，可增加显示位数，电路原理相似。

优选的，所述红外计数电路的仿真使用Proteus，可以直接与Keil 编程软件进行联调，进而实现对所设计电路的验证，本文主要采用 Proteus自带编泽系统进行仿真调试，具体步骤为：鼠标指针在单片机器件80C51上，双击该器件，在“ProgramFile”栏中单击打开按钮，出现文件浏览对话框，找到“红外计数.HEX”，添加文件，从弹出的属性编辑对话框，在“ClockFrequency”栏中把频率设定为6MHz，单击按钮，全速启动仿真。

优选的，所述串口通信接口电路采用RS232接口方式，由于RS232 信号电平与AVR单片机信号电平不一致，因此在采用RS232标准时必须进行信号电平转换，在串行通信的接口电路中选用MAX232芯片作为信号电平转换芯片，实现TTL电平和RS232接口电平之间的转换，从而把ATmega16内部需要传送的数字信号准确无误地传输给PC机，供上位机软件读取并进行信号处理。

优选的，所述串口通信接口电路中TTL电平引脚输入引脚9、10，连接ATmega16的串行发送接口TXD和串行接收接口RXD，通过电平转换为RS232电平，通过7脚和8脚连接串行接口的2脚和3脚，串行接口通过串行通信线连接采样模块的串行接口和PC机的串行接口，ATmega16通过内部编程很方便地把数据传送给PC机。

优选的，所述CAN控制器中的收发器PCA82C250是设备中CAN 总线控制器SJA1000和外部双绞屏蔽线CAN总线网络之间的接口，它向总线提供差分驱动，它的主要功能是将CAN总线控制器TX0端输出信号的TTL电平变换为CAN总线上的逻辑“1”或逻辑“0”；并将 CAN总线上的逻辑电平变换为CAN总线控制器可以识别的TTL电平，从RX0端输入。

(三)有益效果

本发明的CAN控制器通信控制更加灵活，采用CAN通信监控卡和专用示波器CANScope对该接口的数据包、电平特性、眼图进行分析；串口通信接口电路用于连接光纤电路，光纤电路用于连接中央控制器与远程控制端，蓝牙识别电路用于了连接中央处理器与智能手机或平板电脑。本发明结构简单，操作便捷，智能化程度高，实现远程安全控制，具有很强的创造性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的数控机床伺服系统原理图；

图2是本发明的红外计数电路原理图；

图3是本发明的CAN控制器原理图；

图4是本发明的串口通信接口电路原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种模具生产用可远程控制的CNC系统，包括数控机床伺服系统，数控机床伺服系统常采用全闭环或半闭环控制系统，是三环控制，由里向外分别是电流环、速度环、位置环；还包括红外计数电路、CAN 控制器、串口通信接口电路、中央控制器和蓝牙识别装置，CAN控制器通信控制更加灵活，采用CAN通信监控卡和专用示波器CANScope 对该接口的数据包、电平特性、眼图进行分析；串口通信接口电路用于连接光纤电路，光纤电路用于连接中央控制器与远程控制端，蓝牙识别电路用于了连接中央处理器与智能手机或平板电脑。

如图1所示的数控机床伺服系统的电流反馈由电流互感器或串在电动机电源上的电流检测器构成；速度反馈由测速电机或电机编码器构成；位置反馈由光栅尺、磁栅或旋转编码器构成。

如图2所示的红外计数电路红外脉冲用信号发生器产生的脉冲信号承担，也即用脉冲信号模拟红外信号输入，脉冲信号的幅度、频率均可调，脉冲信号通过光耦实现隔离、整形，进而实现有效计数，电路中开关SW1表示计数开始和继续计数，开关SW2表示计数暂停和停止计数，当计数到达设定值或暂停时，发光二极管LED1亮，因为电路计数显示部分只有两位LED，所以本电路计数最大数为99，如需要增大计数单元，可增加显示位数，电路原理相似。

红外计数电路的仿真使用Proteus，可以直接与Keil编程软件进行联调，进而实现对所设计电路的验证，本文主要采用Proteus自带编泽系统进行仿真调试，具体步骤为：鼠标指针在单片机器件80C51上，双击该器件，在“ProgramFile”栏中单击打开按钮，出现文件浏览对话框，找到“红外计数.HEX”，添加文件，从弹出的属性编辑对话框，在“ClockFrequency”栏中把频率设定为6MHz，单击按钮，全速启动仿真。

如图4所示的串口通信接口电路采用RS232接口方式，由于RS232 信号电平与AVR单片机信号电平不一致，因此在采用RS232标准时必须进行信号电平转换，在串行通信的接口电路中选用MAX232芯片作为信号电平转换芯片，实现TTL电平和RS232接口电平之间的转换，从而把ATmega16内部需要传送的数字信号准确无误地传输给PC机，供上位机软件读取并进行信号处理。

串口通信接口电路中TTL电平引脚输入引脚9、10，连接ATmega16 的串行发送接口TXD和串行接收接口RXD，通过电平转换为RS232 电平，通过7脚和8脚连接串行接口的2脚和3脚，串行接口通过串行通信线连接采样模块的串行接口和PC机的串行接口，ATmega16通过内部编程很方便地把数据传送给PC机。

CAN控制器中的收发器PCA82C250是设备中CAN总线控制器 SJA1000和外部双绞屏蔽线CAN总线网络之间的接口，它向总线提供差分驱动，它的主要功能是将CAN总线控制器TX0端输出信号的TTL 电平变换为CAN总线上的逻辑“1”或逻辑“0”；并将CAN总线上的逻辑电平变换为CAN总线控制器可以识别的TTL电平，从RX0端输入。

本发明的CAN控制器通信控制更加灵活，采用CAN通信监控卡和专用示波器CANScope对该接口的数据包、电平特性、眼图进行分析；串口通信接口电路用于连接光纤电路，光纤电路用于连接中央控制器与远程控制端，蓝牙识别电路用于了连接中央处理器与智能手机或平板电脑。本发明结构简单，操作便捷，智能化程度高，实现远程安全控制，具有很强的创造性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种模具生产用可远程控制的CNC系统，包括数控机床伺服系统，所述数控机床伺服系统常采用全闭环或半闭环控制系统，是三环控制，由里向外分别是电流环、速度环、位置环；其特征在于：包括红外计数电路、CAN控制器、串口通信接口电路、中央控制器和蓝牙识别装置，所述CAN控制器通信控制更加灵活，采用CAN通信监控卡和专用示波器CANScope对该接口的数据包、电平特性、眼图进行分析；所述串口通信接口电路用于连接光纤电路，光纤电路用于连接中央控制器与远程控制端，所述蓝牙识别电路用于了连接中央处理器与智能手机或平板电脑。

2.根据权利要求1所述的模具生产用可远程控制的CNC系统，其特征在于：所述数控机床伺服系统的电流反馈由电流互感器或串在电动机电源上的电流检测器构成；速度反馈由测速电机或电机编码器构成；位置反馈由光栅尺、磁栅或旋转编码器构成。

3.根据权利要求1所述的模具生产用可远程控制的CNC系统，其特征在于：所述红外计数电路红外脉冲用信号发生器产生的脉冲信号承担，也即用脉冲信号模拟红外信号输入，脉冲信号的幅度、频率均可调，脉冲信号通过光耦实现隔离、整形，进而实现有效计数，电路中开关SW1表示计数开始和继续计数，开关SW2表示计数暂停和停止计数，当计数到达设定值或暂停时，发光二极管LED1亮，因为电路计数显示部分只有两位LED，所以本电路计数最大数为99，如需要增大计数单元，可增加显示位数，电路原理相似。

4.根据权利要求1所述的模具生产用可远程控制的CNC系统，其特征在于：所述红外计数电路的仿真使用Proteus，可以直接与Keil编程软件进行联调，进而实现对所设计电路的验证，本文主要采用Proteus自带编泽系统进行仿真调试，具体步骤为：鼠标指针在单片机器件80C51上，双击该器件，在“ProgramFile”栏中单击打开按钮，出现文件浏览对话框，找到“红外计数.HEX”，添加文件，从弹出的属性编辑对话框，在“ClockFrequency”栏中把频率设定为6MHz，单击按钮，全速启动仿真。

5.根据权利要求1所述的模具生产用可远程控制的CNC系统，其特征在于：所述串口通信接口电路采用RS232接口方式，由于RS232信号电平与AVR单片机信号电平不一致，因此在采用RS232标准时必须进行信号电平转换，在串行通信的接口电路中选用MAX232芯片作为信号电平转换芯片，实现TTL电平和RS232接口电平之间的转换，从而把ATmega16内部需要传送的数字信号准确无误地传输给PC机，供上位机软件读取并进行信号处理。

6.根据权利要求5所述的模具生产用可远程控制的CNC系统，其特征在于：所述串口通信接口电路中TTL电平引脚输入引脚9、10，连接ATmega16的串行发送接口TXD和串行接收接口RXD，通过电平转换为RS232电平，通过7脚和8脚连接串行接口的2脚和3脚，串行接口通过串行通信线连接采样模块的串行接口和PC机的串行接口，ATmega16通过内部编程很方便地把数据传送给PC机。

7.根据权利要求1所述的模具生产用可远程控制的CNC系统，其特征在于：所述CAN控制器中的收发器PCA82C250是设备中CAN总线控制器SJA1000和外部双绞屏蔽线CAN总线网络之间的接口，它向总线提供差分驱动，它的主要功能是将CAN总线控制器TX0端输出信号的TTL电平变换为CAN总线上的逻辑“1”或逻辑“0”；并将CAN总线上的逻辑电平变换为CAN总线控制器可以识别的TTL电平，从RX0端输入。