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1、基于Panasonic伺服与Galil控制器的计算机数控系统设计学校 ：东北大学秦皇岛分校团队名称：精拟定位小组 指引教师：齐世清、陈艳军申报人 ：杨常乐基于Panasonic伺服与Galil控制器的计算机数控系统设计摘要计算机数控（Computerized numerical control，简称CNC）系统是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。CNC系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或所有数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置，用于控制自动化加工设备的专用计算机系统。通过运用数字、文字和符号构成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制，它所控制的一般是位置、角度、速
2、度等机械量和开关量。伺服控制技术是数控系统及运动控制的核心技术之一，同步也是装备制造业的重要构成部分。我团队基于运动控制的基本，研究了数控系统在非标自动化设备的应用，进一步分析了交流伺服控制系统的各个构成部分，对伺服控制系统的电气设计和软件设计进行了进一步的研究，并且与北京俫卡斯光电技术有限公司合伙，以Galil控制器为运动控制模块、Panasonic伺服电机为动作执行模块，实现了新型AOI(Auto Optical Inspection)设备的运动系统设计。本文将以该设计为依托，简介基于Panasonic伺服与Galil控制器的数控系统设计，其重要内容如下：机械构造、电气控制构造、运动控制模
3、块与软件设计。 本文所简介的速度匹配算法、多线程的程序设计措施，以及基于套接字数据传播的多软件交互的措施是本系统的核心技术所在。通过长期实验，该系统定位精确，误差范畴满足柔性电路板检测规定。核心词：计算机数控系统，伺服控制，运动控制CNC System Design Based on the Panasonic Servo System and Galil Controller Summary CNC is short for Computer Numerical Control,which is according to a control program stored in the com
4、puter memory, performing some or all numerical control functions, also equipped with the interface circuit and a dedicated computer system for servo drive. By using digital command of numbers, words or symbols,it can achieve the motion control to one or more mechanical equipments,and the position, a
5、ngle, speed,the amount of mechanical and switch is the variable quantity usually to be controlled. The servo control technology is one of the core technology of numerical control systems and motion control, also an important part of the equipment manufacturing industry. The team has researched CNC s
6、ystem in the application of non-standard automation equipment based on the basis of motion control,analyzed the various components of the AC servo control system,conducted in-depth research on the electrical design and software design of the servo control system.In cooperation with the Lecas Beijing
7、 Optoelectronics Technology Co.,Ltd,we used Galil controller for motion control module,Panasonic servo motor as action execution module,improved the design for AOI (Auto Optical Inspection) equipment motion system.This article will be designed to be relying on numerical control system design based o
8、n the the Panasonic servo and Galil controller.The main contents are as follows:mechanical structure, the structure of electrical control, motion control module, PID parameter adjustment and software design. In this paper,the introduction for Speed matching algorithm, multi-threaded programming,and
9、multi-software interaction based on the socket data transmission is the core technology of the system.After the long-term text and adjustment,the position of the system is accurate, the error range can meet the requirements for detecting the flexible circuit board .Keywords: CNC system, servo contro
10、l, motion control目录第1章 绪 论 11.1课题的研究背景11.2非标数控系统的现状及发展趋势21.3文章的重要研究问题及构造安排2第2章 新型AOI运动控制系统构造4 2.1机械构造42.2电气控制构造42.2.1电气控制总模块42.2.2运动控制模块52.2.3伺服电机模块62.3 PBC自动光学检测工艺简介7第3章 基于Galil控制器的运动控制模块83.1 Galil运动控制器简介83.2 GalilTools简介 93.3 加减速平滑解决 10第4章 基于.NET的上位机软件模块164.1系统所实现的基本功能164.2应用程序的开发环境及编程语言184.3系统某些基
11、本问题的实现184.4应用程序的性能分析19第5章 实验数据展示 20第6章 结论与展望 216.1 结 论 21 6.2 展望 22参照文献 25第1章 绪 论1.1课题的研究背景中国的制造业发展速度迅猛，目前已经成为国民经济的支柱型产业，在制造业中，中小型民营公司已经成为主力军，她们所生产的产品五花八门，加工所需的设备种类繁多，形式各异。其中，数控设备由于其良好的精密性、灵活的人机交互性以及高度的自动化性而被广泛的应用于多种加工制造业以及产品检测等领域。数控设备的重要作用就是提高生产效率和产品质量,节省劳动成本,使公司的发展从粗犷型转向集约型,由于多种因素,某些生产部门无法使用原则型自动化
12、设备来实现生产.非标数控设备应用广泛,可以满足公司生产的不同需求,是实现工业自动化不可缺少的一股力量。初期的数控系统多以PLC做为终端控制器，这种类型的设备动作单一，且编程复杂，其人机交互能力差，只能完毕某些简朴的加工，在工作过程中需要大量的人为干预。在诸如刺绣、玻璃把戏切割、雕刻、工艺品加工等运动轨迹十分复杂且程序多变的加工领域，以PLC为终端控制的数控设备只能望尘莫及。并且，现阶段的许多加工及产品检测领域都需要运动控制与其她计算机软件实时配合完毕，这就需要运动控制系统的程序与其她计算机软件有可靠的接口和频繁的数据交互。基于以上规定，运动控制卡（或运动控制器）应运而生。与之产生的是以PC机为
13、终端控制设备，PC机与运动控制卡（或运动控制器）通过PC/104、ISA、PCI、VME 总线以及RS232、USB 或Ethernet 建立通信，使用VB、C+、C#等语言作为运动控制程序开发语言的计算机数控时代。1.2非标数控系统的现状及发展趋势数控技术是制造业现代化的基本，是一种国家综合国力的重要体现。国内在从制造大国向制造强国转变的过程中，大力发展数控技术具有重要意义。中小型加工制造公司的发展，带动了对非标数控设备的需求，中小型加工制造公司的产品紧跟市场需求，转变灵活，且操作人员编程能力较弱，因此她们所需求的数控设备需要更好的人机交互性和灵活性。非标数控设备多应用于特殊加工，国家尚无相
14、应定型原则 ，各设备生产厂不也许在工艺过程中采用批量生产、按一次定货规定，并根据专有设计图样制造的专用设备。是针对于客户的需求而定做的，每种型号的非标数控设备数量都很少，如何才干使非标的数控系统稍加改造就可以反复使用？这就需要在程序设计的时候采用模块化，并且使运动控制部分独立化，与其她软件通过数据交互来完毕整体工作。1.3文章的重要研究问题及构造安排文章重要研究依托于AOI运动控制的基于Panasonic伺服与Galil控制器的计算机数控系统设计措施及设计过程中遇到的重要问题。第一章绪论从课题的研究背景、研究意义以及目前的非标数控设备发呈现状等等,分析了该课题研究的必要性。 第二章从AOI运动控制系统的机械构造、电气构造、软件设计构造这三个方面来剖析整个系统的构造，从原理上证明课题研究措施的可行性以及最后可以达到的效果，此外简要介电路板的自动光学检测工艺。 第三章研究的是系统的运动控制模块，从与 Galil 卡交互,到系统坐标系的建立,到加减速过程,速度前瞻和平滑解决措施来分析了运动控制模块的原理、核心技术的实现措施。第四章进一步到该系统的软件设计，从程序的功能、开发环境、程序接口、数据交
