CN107168247A - 基于cad辅助的极坐标控制系统及实现方法 - Google Patents

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邹骏宇
薛祎嘉
薛小平
缪国锋
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
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    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4097—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
    • G—PHYSICS
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    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/35—Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35217—Cagd computer aided geometric design, sbgd scanning based geometric design

Abstract

本发明公开的基于CAD辅助的极坐标控制系统及实现方法，属于自动化设备领域，包括CAD软件模块、主控制器模块、平移机构和旋转平台；以所述作业装置和所述旋转平台两者构成极坐标平面，极点为旋转平台轴线与所述作业装置延长线的交点，极轴为以所述极点为起点沿所述作业装置方向的射线，极角为所述旋转平台的旋转角，极径为所述极点到所述作业装置上工具末端的距离。本装置导入信息为第三方文件，省去了轨迹命令编程和示教；所述运动方式的机构比传统常见的简单，将两轴十字坐标插补运动转化为两轴极坐标插补运动，把复杂的串联的两轴联动机构化解成简单的分立的两轴运动机构，适合多行业的加工需求。

Description

基于CAD辅助的极坐标控制系统及实现方法
技术领域
本发明涉及自动化设备领域，尤其涉及基于CAD辅助的极坐标控制系统及实现方法。
背景技术
一般来说，控制机械末端工具如辊轮或磨头的自由度数量与运动轨迹的复杂性和装置成本有关，目前市场上具有两个自由度运动的机械末端大多机械结构和控制方法比较复杂、成本比较高，给驱动控制系统的研发和现场使用带来不利因素；另外常见的设备轨迹信息需要专门的程序员进行编写或通过第三方软件生成程序如G代码导入，人力和产权的投入比较大，难以满足中小型加工厂的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的问题，提供了一种基于CAD辅助的极坐标控制系统及实现方法,以简化运动控制方式和运动模式，解决传统数控二维平面内曲线型加工技术的编程问题。
上述目的是通过以下技术方案来实现：
基于CAD辅助的极坐标控制系统，包括CAD软件模块、主控制器模块、平移机构和旋转平台；
所述主控制器模块包括人机交互模块、运动控制模块和驱动模块；
所述CAD软件模块将生成的矢量文件导入所述人机交互模块，所述人机交互模块与所述运动控制模块连接和所述驱动模块顺序连接，所述驱动模块分别与所述平移机构和所述旋转机构连接；
所述平移机构包括作业装置，所述作业装置用于对原材料进行加工；
所述旋转机构包括旋转平台，所述旋转平台用于固定原材料。
进一步地，所述平移机构还包括电机、底座、滑板、滑槽、皮带、皮带轮和极轴电机，所述作业装置固定与所述电机连接并固定在所述底座上，所述底座上连接有所述滑块，所述滑块与固定在所述底架上的所述滑槽匹配，所述皮带与所述底座连接并嵌套在所述皮带轮上，所述皮带轮与所述极轴电机连接。
进一步地，所述旋转机构还包括极角电机、底板和轴承，所述底板上设置有轴承通孔，所述轴承穿过所述轴承通孔，所述轴承一侧与所述旋转平台固定连接，另一侧与所述极角电机连接。
基于CAD辅助的极坐标控制系统的实现方法，以所述作业装置和所述旋转平台两者构成极坐标平面，极点为旋转平台轴线与所述作业装置延长线的交点，极轴为以所述极点为起点沿所述作业装置方向的射线，极角为所述旋转平台的旋转角，极径为所述极点到所述作业装置上工具末端的距离，包括如下步骤：
（1）所述CAD软件模块将生成的矢量文件导入至所述人机交互模块；
（2）所述人机交互模块解析步骤（1）中所述矢量文件提取坐标轨迹并传送至所述运动控制模块；
（3）所述运动控制模块将步骤（2）中所述坐标轨迹信息重构拟合为运动指令并传送至驱动模块；
（4）所述驱动模块将接收的步骤（3）中所述运动指令分别发送至所述平移机构和所述旋转平台，所述平移机构和所述旋转平台根据所述运动指令控制对应的所述作业装置和所述旋转平台以极坐标方式运动。
有益效果
本发明采取人机交互模块的导入信息为第三方文件，省去了轨迹命令编程和示教；所述运动方式的机构比传统常见的简单，将两轴十字坐标插补运动转化为两轴极坐标插补运动，把复杂的串联的两轴联动机构化解成简单的分立的两轴运动机构。该方法适用于打磨、抛光和热转印行业，极其适合二维平面内的曲线运动。
附图说明
图1为本发明基于CAD辅助的极坐标控制系统的结构示意图；
图2为本发明基于CAD辅助的极坐标控制系统的立体图。
具体实施方式
应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。此外，在不冲突的情形下，本部分中的实施例以及实施例中的特征可以相互组合。
下面将结合附图对本发明实施例作详细说明。
如图1所示，基于CAD辅助的极坐标控制系统，包括CAD软件模块4、主控制器模块5、平移机构1和旋转机构2；所述主控制器模块5包括人机交互模块51、运动控制模块52和驱动模块53；所述CAD软件模块4将生成的矢量文件导入所述人机交互模块51，所述人机交互模块51与所述运动控制模块52和所述驱动模块53顺序连接，所述驱动模块53分别与所述所述平移机构1和所述旋转机构2连接；所述平移机构1包括作业装置11，所述作业装置11用于对原材料进行加工；所述旋转机构2包括旋转平台21，所述旋转平台21用于固定原材料。
基于CAD辅助的极坐标控制系统的实现方法，以所述作业装置11和所述旋转平台21两者构成极坐标平面，极点为所述旋转平台21轴线与所述作业装置11延长线的交点，极轴为以所述极点为起点沿所述作业装置11方向的射线，极角为所述旋转平台21的旋转角，极径为所述极点到所述作业装置11上工具末端的距离，包括如下步骤：
（1）所述CAD软件模块4将生成的矢量文件导入至所述人机交互模块51；
（2）所述人机交互模块51解析步骤（1）中所述矢量文件提取坐标轨迹并传送至所述运动控制模块52；
（3）所述运动控制模块52将步骤（2）中所述坐标轨迹信息重构拟合为运动指令并传送至驱动模块53；
（4）所述驱动模块53将接收的步骤（3）中所述运动指令分别发送至所述平移机构1和所述旋转机构2，所述平移机构1和所述旋转机构2根据所述运动指令控制对应的所述作业装置11和所述旋转平台21以极坐标方式运动。
如图2所示，所述平移机构1包括电机12、底座13、滑块、滑槽14、皮带15、皮带轮16和极轴电机17，所述作业装置11与所述电机12连接并固定在所述底座上13，所述底座13上连接有所述滑块，所述滑块与固定在所述底架3上的所述滑槽14匹配，所述皮带15与所述底座13连接并嵌套在所述皮带轮16上，所述皮带轮16与所述极轴电机17连接。
具体的，所述电机12与所述作业装置11连接，用于接收所述驱动模块发出的指令并控制所述作业装置11运动；所述极轴电机17与所述皮带轮16连接，通过接收所述驱动模块53发出的指令来带动皮带15运动，间接的带动与所述皮带轮16连接的底座13做水平直线运动，在底座13的内表面设置有滑块，在所述底架的上表面设置有滑槽14，所述滑块与所述滑槽14匹配，并通过皮带15的传动来驱动水平运动。所述作业装置11在不同的行业应用中可更换不同的作业工具，打磨抛光作业时可安装磨头，热转印作业时可将倒模架安装在平移机构上，作业工具为辊轮。
如图2所示，所述旋转平台2包括极角电机22、底板23和轴承24，所述底板23上设置有轴承通孔，所述轴承24穿过所述轴承通孔，轴承24的外壁与所述轴承通孔的内壁固定，所述轴承24一侧与所述旋转平台21固定连接，另一侧与所述极角电机22连接。
具体的，所述底板23与所述底架3固定连接，所述旋转平台21通过轴承24与所述极角电机22连接，所述极角电机22用于接收所述所述驱动模块53发出的指令来带动旋转平台21做水平旋转运动，所述旋转平台21上可根据工件的不同规格设置不同规格的工件夹具。所述作业装置11的延长线位于所述旋转平台21所在的平面内。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，均可想到的变化或替换都涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求保护的范围为准。

Claims (4)

1.基于CAD辅助的极坐标控制系统，其特征在于,包括CAD软件模块、主控制器模块、平移机构和旋转机构；
所述主控制器模块包括人机交互模块、运动控制模块和驱动模块；
所述CAD软件模块将生成的矢量文件导入所述人机交互模块，所述人机交互模块与所述运动控制模块和所述驱动模块顺序连接，所述驱动模块分别与所述所述平移机构和所述旋转机构连接；
所述平移机构包括作业装置，所述作业装置用于对原材料进行加工；
所述旋转机构包括旋转平台，所述旋转平台用于固定原材料。
2.根据权利要求1所述的基于CAD辅助的极坐标控制系统，其特征在于，所述平移机构还包括电机、底座、滑块、滑槽、皮带、皮带轮和极轴电机，所述作业装置固定与所述电机连接并固定在所述底座上，所述底座上连接有所述滑块，所述滑块与固定在所述底架上的所述滑槽匹配，所述皮带与所述底座连接并嵌套在所述皮带轮上，所述皮带轮与所述极轴电机连接。
3.根据权利要求1所述的基于CAD辅助的极坐标控制系统，其特征在于，所述旋转机构还包括极角电机、底板和轴承，所述底板上设置有轴承通孔，所述轴承穿过所述轴承通孔，所述轴承一侧与所述旋转平台固定连接，另一侧与所述极角电机连接。
4.基于CAD辅助的极坐标控制系统的实现方法，其特征在于，以所述作业装置和所述旋转平台两者构成极坐标平面，极点为旋转平台轴线与所述作业装置延长线的交点，极轴为以所述极点为起点沿所述作业装置方向的射线，极角为所述旋转平台的旋转角，极径为所述极点到所述作业装置上工具末端的距离，包括如下步骤：
（1）所述CAD软件模块将生成的矢量文件导入至所述人机交互模块；
（2）所述人机交互模块解析步骤（1）中所述矢量文件提取坐标轨迹并传送至所述运动控制模块；
（3）所述运动控制模块将步骤（2）中所述坐标轨迹信息重构拟合为运动指令并传送至驱动模块；
（4）所述驱动模块将接收的步骤（3）中所述运动指令分别发送至所述平移机构和所述旋转平台，所述平移机构和所述旋转平台根据所述运动指令控制对应的所述作业装置和所述旋转平台以极坐标方式运动。
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