[发明专利]一种基于工控机的多轴联动激光加工数控系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种基于工控机的多轴联动激光加工数控系统及其工作方法，其属于激光加工数控技术领域，其技术要点在于：包括核心控制器工控机以及由其协同控制的直线轴控制子系统、旋转轴控制子系统、激光控制子系统和辅助设备控制子系统。直线轴控制子系统包括电机控制单元、伺服电机驱动器、伺服电机以及滚珠丝杠四个模块；旋转轴控制子系统包括力矩电机驱动器和力矩电机两个模块；激光控制子系统包括PWM信号发生器、激光器以及激光光路三个模块；辅助设备控制子系统包括IO模块和辅助设备两个模块。利用本系统可实现激光加工设备的有效控制，提高激光加工的精度和控制系统的开放性。

技术领域

本发明涉及激光加工数控技术领域，更具体地说，尤其涉及一种基于工控机的多轴联动激光加工数控系统及其工作方法。

背景技术

激光加工在制造领域有着广泛的应用，例如：板材切割、表面清理、激光钻孔、表面打标、激光刻型等加工方式，为制造精度和生产效率的提高做出了卓越贡献。目前大多激光加工数控系统基于运动控制板卡开发，其可扩展性差，通用性差，不利于激光加工向着智能化、协同化的方向发展。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于工控机的多轴联动激光加工数控系统及其工作方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于工控机的多轴联动激光加工数控系统，其特征在于：包括核心控制器工控机1以及由其协同控制的直线轴控制子系统2、旋转轴控制子系统3、激光控制子系统4和辅助设备控制子系统5；

其中，工控机1的输出端分别与直线轴控制子系统2的输入端、旋转轴控制子系统3的输入端、激光控制子系统4的输入端、辅助设备控制子系统5的输入端连接。

进一步，直线轴控制子系统2包括电机控制单元6、伺服电机驱动器7、伺服电机8以及滚珠丝杠9四个模块；

进一步，旋转轴控制子系统3包括力矩电机驱动器10和力矩电机11两个模块；

进一步，激光控制子系统4包括PWM信号发生器12、激光器13以及激光光路14三个模块；

进一步，辅助设备控制子系统5包括IO模块15和辅助设备16，子系统主要辅助设备有：集尘器、冷却机、加速度计、温湿度计、照明灯、行车记录仪。

一种基于工控机的多轴联动激光加工数控系统，其特征在于：工控机1的作用如下：

一：读入加工程序，并完成译码、速度规划、插补、坐标变换、螺距补偿等常规过程，得到用于协同控制子系统的指令；

二：将解读到的运动指令传至直线轴控制子系统2和旋转轴控制子系统3，实现机床的位置控制；

三：将解读到的激光指令传至激光控制子系统4，实现激光的功率控制；

四：将解读到的辅助指令传至辅助设备控制子系统5，实现辅助设备的启停控制。

进一步，直线轴控制子系统2用于实现机床X、Y、Z方向上的运动，与工控机1之间采用Profibus现场总线建立连接；

进一步，电机控制单元6接收来自工控机1以报文形式传来的直线位置指令，将位置指令分解至各伺服电机驱动器7；伺服电机驱动器7接收位置指令后进行PID计算，将驱动电流信号传至伺服电机8；伺服电机8带动滚珠丝杠9完成直线运动；直线轴控制子系统2内部各个模块之间采用DRIVE-CLiQ高速驱动接口建立连接。

进一步，旋转轴控制子系统3用于实现机床i、j、k方向上的运动，与工控机1之间采用EtherCAT现场总线建立连接；