[发明专利]一种用于加工光纤V型槽的精密控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，更具体地涉及一种用于加工光纤V型槽的精密控制系统及其控制方法。

背景技术

随着近年来光纤通讯行业的迅猛发展，用户对光纤产品质量的要求越来越高。光纤连接器是光纤通讯设备的关键部件之一，其主要组成部件就是V型槽结构器件，用来固定光纤。作为连接光纤的微光学器件，V型槽结构的加工精度直接影响光纤通讯质量。而影响V型槽质量的主要因素包括槽的倾斜角、表面粗糙度、直线度等。为了实现V型槽的亚微米级的加工精度，需寻求一种最为有效的加工方式。而利用超精密机床对V沟槽进行加工，是一种非常有效的方法。超精密机械加工技术的发展对微光学元件的作用犹如当初集成电路对电子元件的作用一样振奋人心，它具备了很多传统光学制造技术所不具有的优势。超精密加工的精度比传统的精密加工提高了一个以上的数量级，除需要采用新的加工方法或新的加工机理之外，对工件材质、加工设备、工具、测量和环境条件等都有特殊的要求。当然，作为加工V型槽的超精密控制系统，也是加工V型槽需要重点研究的环节。

目前国内在V型槽超精密加工控制这一领域还处于空白，只能依赖进口技术，且存在加工控制精度不高、人机交互功能较差等缺点。

V型槽超精密加工控制系统的核心在于运动控制器与伺服驱动器。普通的运动控制器是以单片机、专用芯片(ASIC)、DSP和FPGA为核心处理器的运动控制平台，一般输出的是脉冲信号或模拟信号来控制伺服电机的运动，物理连线比较多，而且由于采用脉冲（或模拟）信号的控制方式，传输效率低，脉冲信号丢失引起掉步、外部干扰脉冲等影响系统的精度，或模拟信号零漂、温漂对控制系统的性能都有影响。并且普通的伺服驱动器采用PWM控制方式，难以实现超精密加工精度的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于加工光纤V型槽的精度高、操作稳定且可靠性高的精密控制系统及其控制方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种技术方案：一种用于加工光纤V型槽的精密控制系统，其包括实现运算与控制的计算机、与计算机连接且实现高速数据传输的1394火线卡、通过1394火线卡连接到计算机上的线性驱动模块以及由线性驱动模块控制执行动作的测量执行模块，所述计算机包括控制线性驱动模块工作的软运动控制模块、能实现图形用户界面的Windows操作系统、驱动计算机硬件工作的设备驱动模块以及将V型槽加工参数转换成数控加工代码并进行三维仿真的系统应用模块，所述软运动控制模块包括A3200软运动控制器和进行实时运动控制操作运算的INtime实时内核控制模块。

所述线性驱动模块采用Ndrive HLe线性驱动器，该Ndrive HLe线性驱动器包括控制数字PID和电流环的高性能双精度浮点微处理器。

所述系统应用模块包括使A3200软运动控制器和INtime实时内核控制模块处于工作状态的系统参数设置处理模块、V型槽代码读取和编译模块、校验代码模块、加工仿真处理模块、对测量执行模块的位置进行调整处理模块以及加工方式选择模块。

所述计算机的机箱采用钢结构，内部采用英特尔i5处理器、4GB以上内存、32位或64位Windows 操作系统。

所述1394火线卡通过PCIE总线协议与计算机通信。

所述测量执行模块包括提供动力的直线电机、控制V型槽加工精度的海德汉高精度光栅尺和进行加工的砂轮刀。

所Windows 操作系统选用Windows XP或Windows7操作系统。

本发明提供另一种技术方案：

一种用于加工光纤V型槽的精密控制系统的控制方法，其包括以下步骤：

1）向计算机输入待加工V型槽的工件参数，计算机的系统应用模块将生成V型槽的数控加工代码，并进行加工工艺与加工速度的规划；

2）然后系统应用模块对V型槽的数控加工代码进行三维仿真，分析加工代码、加工工艺与加工速度，若仿真结果有误，需重新处理；

3）将处理好的数控加工代码下载到软运动控制模块，由软运动控制模块的INtime实时内核控制模块进行运动控制，由软运动控制模块的A3200软运动控制器通过1394火线卡输出信号给线性驱动模块，控制测量执行模块的动作，从而完成V型槽的加工。

所述线性驱动模块采用Ndrive HLe线性驱动器，该Ndrive HLe线性驱动器包括控制数字PID和电流环的高性能双精度浮点微处理器。

所述测量执行模块包括提供动力的直线电机、控制V型槽加工精度的海德汉高精度光栅尺和进行加工的砂轮刀。