[发明专利]一种基于PMAC的五轴高精度定位控制系统及工作方法

说明书

本发明公开了一种基于PMAC的五轴高精度定位控制系统及工作方法，所述系统包括运动控制模块、驱动模块、五轴运动模块、数据采集和处理模块和人机交互模块；所述运动控制模块包括PMAC多轴运动控制器。本发明基于PMAC的控制技术，创新性的采用五轴的超精密定位方式，实现了对工件曲面表面点的超精密定位，精确度高、稳定性好。本发明在使用PMAC多轴运动控制器来实现定位控制时，在运动控制模块中添加了DPRAM芯片，DPRAM芯片能够与上位机进行自动的回传通信，从而实现了工件曲面表面激光刻蚀的自动运行。本发明使用了由RTC5板控制的动态聚焦单元作为Z轴，可调整10mm范围以内的距离，大大提高了定位系统的精度。

技术领域

本发明涉及刻蚀定位控制技术领域，特别是涉及一种基于PMAC的五轴高精度定位控制系统及工作方法。

背景技术

近年来，随着现代制造业和机械、材料、力学、电子、通信以及光学等多学科交叉融合的发展，常常需要在曲面零部件表面进行二次精密加工。在进行曲面表面刻蚀之前，基于对刻蚀精度的要求，需要先进行定位操作，因此定位的精度直接影响了刻蚀的精度。目前PMAC(多轴运动控制器)已经被应用于数控机床、天线扫描架、导弹转台测试等各个方面的控制系统，其性价比高、屏蔽性能好、抗干扰能力强、可兼容多种电机驱动器、兼容性高。但目前，基于PMAC的控制技术多为二轴、三轴或四轴，无法满足在三维表面高精度定位的需求，要在三维表面进行激光加工，要求高精度定位以及保证法向距离等于激光焦距。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能大大提高三维表面定位精度的基于PMAC的五轴高精度定位控制系统及工作方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于PMAC的五轴高精度定位控制系统，包括运动控制模块、驱动模块、五轴运动模块、数据采集和处理模块和人机交互模块；

所述的运动控制模块包括PMAC多轴运动控制器，所述的驱动模块包括三个驱动器，三个驱动器分别是铭朗直流伺服驱动器、安川伺服驱动器和Aerotech驱动器，所述的五轴运动模块包括水平轴、垂直轴、水平转台、俯仰转台及Z轴动态聚焦单元，所述的数据采集和处理模块包括光栅尺、位移传感器、A/D信号转换器、数据发送单元和数据处理单元，所述的人机交互模块包括上位机，所述的上位机中安装五轴高精度定位控制程序；

所述的人机交互模块通过数据线分别与运动控制模块、Z轴动态聚焦单元、位移传感器、水平光栅尺和垂直光栅尺连接；所述的运动控制模块经驱动模块分别与水平轴、垂直轴、水平转台和俯仰转台连接；

所述的水平轴安装在基座上的前侧，所述的水平转台通过滑块安装在水平轴上，所述的水平转台上安装工件；所述的垂直轴安装在基座上的后侧，所述的俯仰转台通过滑块安装在垂直轴上，所述的俯仰转台上安装扫描组件；

所述的水平轴上安装水平光栅尺，所述的垂直轴上安装垂直光栅尺，所述的Z轴动态聚焦单元安装在俯仰转台上，所述的位移传感器安装在Z轴动态聚焦单元上；

所述的运动控制模块由指令接收单元、DPRAM(双端口RAM)通信单元和信号发送单元构成，运动控制模块通过网线与人机交互模块相连；人机交互模块发送专用的运动指令和工件曲面轮廓数据到运动控制模块，专用的运动指令由指令接收单元接收，工件曲面轮廓数据由DPRAM通信单元接收并存储，运动控制模块将专用运动指令和工件曲面轮廓数据转化为CLK+DIR(脉冲+方向)信号，通过信号发送单元发送CLK+DIR信号到驱动模块。