河北科技大學學報數(shù)控加工在線監(jiān)控系統(tǒng)的研究王世剛陳集馬玉林2 2.哈爾濱工業(yè)大學現(xiàn)代生產(chǎn)技術數(shù)據(jù)機床與微機專用通訊接口和系統(tǒng)軟件。為數(shù)控機床的進！步改造及質量保證系統(tǒng)中自動補償?shù)难芯刻峁┝吮匾募夹g支持。

　　271：A數(shù)控技術的本質是實施數(shù)據(jù)驅動和軟件控制，從而使制造業(yè)發(fā)生了質的變化二十世紀八十年代初，現(xiàn)代控制技術的發(fā)展促進了數(shù)控技術的發(fā)展，國際上出現(xiàn)了柔性制造單元（FMC）和柔性制造系統(tǒng)（FMS），它們被認為是實現(xiàn)計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）的必經(jīng)階段和基礎。FMS系統(tǒng)從結構上看，包括加工系統(tǒng)工件流系統(tǒng)、刀具流系統(tǒng)、裝配系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)等結構子系統(tǒng)，其中監(jiān)控系統(tǒng)是質量保證功能實現(xiàn)的關鍵環(huán)節(jié)。

　　加工尺寸在線監(jiān)控系統(tǒng)主要以加工過程中的各種尺寸參數(shù)為對象，實時檢測，實時處理，并做出相應的質量控制反饋，以保證產(chǎn)品質量；同時加工過程中斷的恢復也需要通過監(jiān)控系統(tǒng)采集和存儲加工過程中產(chǎn)品的歷史數(shù)據(jù)，以便分析加工過程的質量信息。

　　本系統(tǒng)是在開發(fā)實現(xiàn)系統(tǒng)的基礎上，構造了基于微機的抗干擾能力強實時性好和多任務并行處理的在線監(jiān)控系統(tǒng)1在線監(jiān)控系統(tǒng)的組成基于微機的在線監(jiān)控系統(tǒng)有以下幾個部分組成接觸測頭傳感器：當它與工件接觸時，發(fā)出一開關信號；X/Y方向直線位移傳感器及相關二次儀表（GX-A型中科院研制）；用于記錄X/Y方向坐標值，并以BCD碼形式傳輸?shù)接嬎銠C；32路BCD碼接口板）；用于將光柵的尺寸信息傳輸給計算機；基金項目：國防科工委“九五”預研項目資助（13.1.1）專用通訊接口（SCIC）（自設計與開發(fā)）；根據(jù)控制計算機的指令，驅動測頭運動，完成計算機與加工中心的信息傳遞；微機相關監(jiān)控軟件：用來在計算機上控制加工中心的運行，它是基于微機的監(jiān)控系統(tǒng)的核心。整個檢測系統(tǒng)的結構原理，如所示2監(jiān)控系統(tǒng)硬件裝置及接口結構在計算機控制系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)生產(chǎn)過程的控制，要將生產(chǎn)現(xiàn)場的各種被測參數(shù)按要求的方式傳入計算機，經(jīng)過計算處理之后，將結果以數(shù)字的形式輸出，此時，也要把該輸出轉化為適合于生產(chǎn)過程的控制量。所以，在計算機和生產(chǎn)過程之間，必須設置信息的傳遞和變換裝置，這種連接裝置稱為輸出輸入過程通道W河北科技大學學報本系統(tǒng)分為前向通道接口和后向通道接口前向通道：是被測對象與系統(tǒng)相互聯(lián)系的信號輸入通道；在該通道中主要是與傳感器有關的信號調節(jié)、變換電路，也稱為傳感器接口通道；觸發(fā)式測頭、光柵及其接口屬于前向通道后向通道：是對控制對象實現(xiàn)操作監(jiān)控系統(tǒng)結構原理的輸出通道，其結構與控制對象及控制Fig.2Structuralprindples任務密切相關一般完成小信號輸出，大功率控制的功能XY向交流伺服驅動電源及其與微機的接口屬于后向通道2.1光柵尺的工作原理及安裝21.1光柵尺的工作原理在高精度數(shù)控機床上，使用光柵作為位置檢測裝置它是將機械位移或模擬量轉變?yōu)閿?shù)字脈沖，反饋給數(shù)控裝置，實現(xiàn)閉環(huán)控制。由于激光技術的發(fā)展，光柵制作精度得到很大提高，現(xiàn)在光柵精度可達到微米級，通過細分電路分辯率可達到0.1m，甚至更高本。

　　耦，使兩個電路的地電位完全隔離開，這樣地電位即使不同也不會造成干擾進入電阻排，上拉電阻使電路在光耦不通的情況下，處于高阻狀態(tài)，導通的信號通過74Ls14p整型濾波電路形成規(guī)則的信號進入緩沖存儲器，當計算機指令通過b）的四選一功能電路，選通k1，k2，k3，k4之一后，相應緩存內的信號送入緩存245中，在計算機傳來的使能信號k5控制下，*終完成信號的輸出2.3數(shù)控機床與上位控制計算機通訊接口床的數(shù)控裝置需要與下列設備進行數(shù)據(jù)傳送和信息通訊；數(shù)據(jù)輸入輸出設備；外部機床控制面板；通用手搖脈沖器；進給驅動線路和主軸驅動線路隨著工廠自動化（FA）和CIMS的發(fā)展，數(shù)控裝置作為FA或CIMS結構中的一個層次，除了與數(shù)據(jù)輸入輸出設備相連外，還要與上位控制計算機進行通訊，因此還應具有網(wǎng)絡通訊的功能計算機之間的通訊技術是比較成熟的，而計算機與加工中心通訊并不容易，且現(xiàn)有絕大部分加工中心并不是為網(wǎng)絡通訊而設計的。絕大多數(shù)情況下通過串行口（RS- 232C）不能傳送控制指令。因此，要實現(xiàn)上位控制計算機與加工中心全面的通訊，必須另外開發(fā)專用的通訊接口單元。筆者的初始化模塊實現(xiàn)各種初始化參數(shù)，如：脈沖當~量（PULEQU），定時器1及定時器2的工作方斷查詢模塊在檢測過程中，由于測頭的觸發(fā)信號是隨機的，依據(jù)系統(tǒng)的要求，在觸發(fā)信號產(chǎn)生時，應達到：1）計算機能夠接受并識別此信號；2）接受信號后控制機床在各軸向的止動；3）同時讀入光柵尺的傳輸信號，并進行處理為了達到以上目的，采取三種工作方式：其一，截取中斷號為0x72的軟中斷，在發(fā)出控制信號前，用此中斷對觸發(fā)信號輸入口進行查詢通過反饋信號來決定程序的執(zhí)行方向；其二，利用計算機內部的定時器中斷，由于微機系統(tǒng)以每秒18.2次進行時鐘硬中斷（IRQ1），在其中又進行了軟中斷的調用，那么，利用它可以以每秒18.2次的頻率來激活內存駐留程序，進行定時后臺查詢其三，軟件查詢方式光柵顯示模塊。為了構成閉環(huán)檢測控制系統(tǒng)，光柵傳輸?shù)臄?shù)據(jù)應實時顯示，并能存儲在數(shù)據(jù)文件中以便于進行試驗數(shù)據(jù)的處理及完成以后的自適應補償控制。光柵傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是以BCD碼的形式存在，通過對位運算，將其轉化為二進制數(shù)本模塊的功能有：數(shù)據(jù)存儲、多點顯示、單點顯示和誤差分離。

　　方向控制模塊。根據(jù)實際情況設定各軸的進給方向，各個方向對應不同的參數(shù)設置端口操作及時序關系進給控制模塊。參照調速電位器的控制方式及工作原理，來設計完成控制進給速度工作方式的子函數(shù)（如控制進給速度增加SETFEEDINCRECE）時序關系包括快速進給控制、微動進給控制及進給倍率控制。

　　主軸轉速調整模塊通過設置控制主軸轉速工作方式的子函數(shù)（如控制主軸轉速增加SETROTATINCREASE）時序關系完成此功巨自動檢測模塊。對檢測路徑實現(xiàn)基于優(yōu)化插補算法的控制，在不丟步及不增步的前提下能實現(xiàn)盡可能快的進給速度的插補算法以進行實時調速的軌跡規(guī)劃控制，并兼顧插補輸出的位置精度和檢測效率4結論本文對數(shù)控加工在線監(jiān)控技術進行了較全面的試驗研究，借鑒國內外先進的監(jiān)控方面的經(jīng)驗，構造了基于微機的監(jiān)控實驗系統(tǒng)，制作了專用通訊接口卡；采用VC+ +編制了基于WINDOWS的監(jiān)控系統(tǒng)軟件，可實現(xiàn)多任務并行處理；采用數(shù)字脈沖技術設計開發(fā)了前向及后向監(jiān)控通道的控制軟件。通過對實驗系統(tǒng)進行多次運行操作，實測了大量數(shù)據(jù)，實驗數(shù)據(jù)的分析結果表明本系統(tǒng)實際使用效果良好，達到了預期的研究目標