CN201203793Y - 坐标测量机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种坐标测量机控制系统，该系统包括装有CNC控制卡的控制主机和可编程逻辑器件，控制主机通过CNC控制卡分别与可编程逻辑器件和坐标测量机连接，可编程逻辑器件与坐标测量机连接。本实用新型提供了一种结构简单，制作简单，故障率低，且开发周期短，开发生产成本低，易于功能修改和扩展的坐标测量机控制系统。

Description

坐标测量机控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种坐标测量机控制系统。

背景技术

三坐标测量机作为一个几何误差测量设备，由于其强大的测量功能，有“万能测量机”和“测量中心”之称，其在当今的工业生产中具有不可替代的地位。而数控型坐标测量机由于其具有的高精度、高效率的特点，在国内坐标机市场中所占有的份额越来越大。

然而，由于国内坐标测量机厂家起步较晚，到目前为止，还没有厂家掌握数控坐标测量机控制系统的核心控制部分。国内生产厂家一般通过两种途径获得控制系统，一是通过控制系统全套进口，这样获得的控制系统相对比较成熟稳定，但同时也具有极高的价格，有时一套控制系统就占整个测量机成本的半数。另一种获得控制系统的方法是通过购买国外成熟的CNC控制卡，再自己制作接口电路，自行选配合适的驱动器和其他外围器件，以达到节省成本的目的。目前，国内在接口系统的设计上基本上都是针对自家现有的测量机和控制卡，采用分立式元器件搭建起一套复杂的接口电路，这种方法做成的电路由于分立元器件多和制作复杂，故障率很高，且开发周期长，开发生产成本高，并不易于功能修改和扩展。

实用新型内容

本实用新型为解决背景技术中存在的上述技术问题，而提供一种结构简单，制作简单，故障率低，且开发周期短，开发生产成本低，易于功能修改和扩展的坐标测量机控制系统。

本实用新型的技术解决方案是：本实用新型为一种坐标测量机控制系统，其特殊之处在于：该系统包括装有CNC控制卡的控制主机和可编程逻辑器件，控制主机通过CNC控制卡分别与可编程逻辑器件和坐标测量机连接，可编程逻辑器件与坐标测量机连接。

该系统还包括有隔离电路，可编程逻辑器件通过隔离电路与坐标测量机连接。

该系统还包括有手操器接口和手操器，手操器通过手操器接口分别与可编程逻辑器件和控制主机连接。

上述控制主机为计算机或控制平台。

上述可编程逻辑器件采用Altera、Xilinx、Lattice厂商生产的可编程逻辑器件。

上述可编程逻辑器件采用CPLD EPM7128。

上述隔离电路采用TLP521系列、6N138系列、PC817系列的光隔离电路。

上述手操器接口采用DEVA020。

随着现代数字电子技术的发展，可编程逻辑器件(PLD，泛指CPLD和FPGA)在电路设计中的使用越来越为广泛。PLD能完成任何数字器件的功能，上至高性能CPU，下至简单的74电路，都可以用PLD来实现。PLD如同一张白纸或是一堆积木，工程师可以通过传统的原理图输入法，或是硬件描述语言自由的设计一个数字系统。通过软件仿真，我们可以事先验证设计的正确性。在PCB完成以后，还可以利用PLD的在线修改能力，随时修改设计而不必改动硬件电路。使用PLD来开发数字电路，可以大大缩短设计时间，减少PCB面积，提高系统的可靠性。本实用新型将可编程逻辑器件作为接口电路应用到坐标测量机控制系统中，其具有以下优点：

1、缩短开发周期，节约成本。使用PLD设计的电路，可以事先在软件中对各种功能进行仿真，以找出设计中存在的问题以便即使修改，即使在电路板设计和制作完成之后发现内部设计存在问题，也可以使用其在线编程功能对内部逻辑进行修改，而不必修改电路板，从而缩短了开发周期，降低了成本。

2、可靠性高。由于在整个电路中采用PLD替代了大量的分立式电子器件，就避免了由于各个元器件性能差异所导致的系统不稳定，而且，由于电子元器件的减少，也就相应减小了由于单个器件损坏导致系统停机的几率。

3、扩展性好。在设计中引入了高性能PLD，使得系统的可扩展性大大提高。由于目前高性能的PLD具有大容量的编程空间，可实现复杂的组合逻辑功能，而且其具有为数众多的可编程I/O接口，这样也就为我们以后在系统上增加新的功能创造了条件，可以很容易的对电路进行扩展而不需要对当前已有的电路重新设计和加工，只需要把扩展的功能模块电路连接到之前留有的扩展接口上，再对PLD内部程序进行修改即可加入新的功能。

4、兼容性好。由于PLD功能强大，加之可在线编程能力，所以就具有很强的兼容性，在连接不同的测量机主机系统时，根据各测量机主机上传感器和其他电气部件的各异，通过对PLD重新编程，改变内部逻辑，就可以适应不同类型的测量机主机，避免了电路改动的麻烦。

5、可实现复杂的逻辑功能。利用大规模的PLD可以在不扩大电路板面积的情况下实现一些复杂的逻辑功能。例如，在本实用新型中，使用一个时钟信号作时间基准t，将读数头送来的位置信号进行计数得到位移量L，根据v＝L/t即可算出当前一确定时间段内机器的平均运行速度，可将此速度与事先设置好的速度进行比较，一旦发现此速度值大于设定值，极有可能是机器发生故障，为了保护机器，此模块会发出急停命令，使机器停止当前不安全的运动。

6、保密性好。设计中的大部分功能被设计到PLD中，只要对PLD编程后进行加密，使其他人员不能从PLD中读出所设计的电路逻辑，也就不能复制出同样的电路，避免了使用分立式器件时，设计电路被扫描和复制所带来的设计被盗问题。

说明书附图

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型具体实施例的结构框图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型包括装有CNC控制卡5的控制主机3、可编程逻辑器件4、隔离电路7、手操器接口1和手操器2，控制主机3通过CNC控制卡5分别与可编程逻辑器件4和坐标测量机6连接，可编程逻辑器件4通过隔离电路7与坐标测量机连接。手操器2通过手操器接口1分别与可编程逻辑器件4和控制主机3连接。其中

控制主机3为计算机或控制平台。

在选择可编程逻辑器件(PLD)4时，首先要考虑的是其内部逻辑单元的容量以及I/O口的数量够用，并适当的留有一定余量以便后续逻辑修改和增加一些功能模块时有使用空间。其次还要考虑芯片的价格和各自的性能特点，以及其开发的便利性等等。目前可供选择的PLD厂商较多，比较大的厂商有Altera、Xilinx、Lattice等，每个公司又具有多个系列的产品可供选择。一般可根据需要选择一款容量和价格合适的PLD，也可以将几个小容量的PLD并用，以实现足够的设计容量。

隔离电路7采用TLP521系列、6N138系列、PC817系列等的光隔离电路。

手操器接口1采用DEVA020。

参见图2，本实用新型的一个具体实施例中，控制主机3采用计算机，可编程逻辑器件4采用高性能、低成本的CPLD EPM7128实现，CPLD为接口电路部分的核心器件，其主要有以下功能：

1、负责对坐标测量机6主机上各种传感器送来的信号进行分析判断，并根据设定对运动控制部分作出动作。主要用于机器运行中的安全保护。

2、将收集到的传感器信号经过一定处理，送到CNC控制卡5，起到一个桥接作用。

3、处理用户自定义的I/O信号。

4、根据要求选择限位方式，可将磁块限位、机械限位开关以及其他形式的限位信号经过处理，统一成一种形式送到CNC控制卡5。这样做主要是为了控制系统有很好的兼容性，适合各样的坐标测量机6主机。

5、接收CNC控制卡5的各种操作信号，并结合当前坐标测量机6主机上各传感器的信号进行分析，给出坐标测量机6主机安全正确的操作信号。

6、接收CNC控制卡5给出的“看门狗”信号，确保CNC控制卡5在工作正常时机器其他部分才能工作，起到安全保护作用。

7、接收手操器2给出的编码数据，解码后通过USB送到计算机3。

8、预留扩展用的I/O接口。

9、其他扩展功能。

Claims (8)

1、一种坐标测量机控制系统，其特征在于：该系统包括装有CNC控制卡的控制主机和可编程逻辑器件，所述控制主机通过CNC控制卡分别与可编程逻辑器件和坐标测量机连接，所述可编程逻辑器件与坐标测量机连接。

2、根据权利要求1所述的坐标测量机控制系统，其特征在于：该系统还包括有隔离电路，所述可编程逻辑器件通过隔离电路与坐标测量机连接。

3、根据权利要求1或2所述的坐标测量机控制系统，其特征在于：该系统还包括有手操器接口和手操器，所述手操器通过手操器接口分别与可编程逻辑器件和控制主机连接。

4、根据权利要求1所述的坐标测量机控制系统，其特征在于：所述控制主机为计算机或控制平台。

5、根据权利要求1所述的坐标测量机控制系统，其特征在于：所述可编程逻辑器件采用Altera、Xilinx、Lattice厂商生产的可编程逻辑器件。

6、根据权利要求5所述的坐标测量机控制系统，其特征在于：所述可编程逻辑器件采用CPLD EPM7128。

7、根据权利要求2所述的坐标测量机控制系统，其特征在于：所述隔离电路采用TLP521系列、6N138系列、PC817系列的光隔离电路。

8、根据权利要求2所述的坐标测量机控制系统，其特征在于：所述手操器接口采用DEVA020。

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