[发明专利]桌面型智能数控加工系统的步进电机控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制方法，特别是涉及一种桌面型智能数控加工系统的步进电机控制方法。

背景技术

多轴联动数控系统广泛地应用于雕刻、数控机床、医疗器械等领域。多轴联动数控雕刻机作为一种机、电、算相结合的高科技产品，可应用于玉雕、石雕、木工、模具、广告、印章、制作等行业，具有广泛的市场价值。多轴联动数控雕刻机采用步进电机带动整个雕刻机的运转，步进电机的特点是可以快速精确地定位，在不丢步、不超步的情况下没有积累误差。但由于运行方向的变化及运行速度的变化，步进电机在启动时可能由于频率过高而出现失步，而在停止时由于惯性发生超步，为了避免丢失步，要对步进电机的加减速进行科学的控制。加减速控制是多轴联动数控机床系统插补的重要组成部分之一，是数控系统的关键技术，改进后的多轴联动数控雕刻系统可以在高精度、高速度和高稳定性的现代雕刻领域得到广泛应用。

小型数控机床及加工中心由于受到体积和重量限制，机械结构相对较为单薄，采用现有数控系统进行控制时，如果加减速度过快或起停频繁，会严重影响运行的平稳性和加工精度，甚至缩短机床的使用寿命。为了保证加工精度和机床寿命，小型数控机床往往采用降低运行速度的办法来提高运行的平稳性，因此加工效率与大型加工中心相比相差甚远。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种桌面型智能数控加工系统的步进电机控制方法，其提高了多轴联动雕刻机的效率，加快了雕刻机床的运动速度和稳定性。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种桌面型智能数控加工系统的步进电机控制方法，其特征在于，桌面型智能数控加工系统的步进电机控制方法基于ARM芯片通过实时输出脉冲来控制步进电机的运行，把步进电机的运行过程分为加速、匀速、减速三个阶段，步进电机的速度在从第一速度在加速阶段加速到步进电机的最大速度，接着在第二时间段以最大速度在匀速阶段匀速运行，最后进入减速阶段，步进电机的速度降为第二速度。

优选地，所述加速阶段为第一时间段，所述匀速阶段为第二时间段，所述减速阶段为减速阶段。

优选地，所述步进电机在第一时间段，步进电机的加速度加到最大加速度；在第二时间段，步进电机的加速度为零；在第三时间段，步进电机的加速度减小。

优选地，所述桌面型智能数控加工系统的步进电机控制方法采用对指数加减速曲线取逼近值作为速度控制的基准速度值。

本发明的积极进步效果在于：本发明提高了多轴联动雕刻机的效率，加快了雕刻机床的运动速度和稳定性。

附图说明

图1为本发明控制步进电机速度的示意图。

图2为本发明控制步进电机加速度的示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

本发明桌面型智能数控加工系统的步进电机控制方法基于ARM芯片通过实时输出脉冲来控制步进电机的运行，把步进电机的运行过程分为加速、匀速、减速三个阶段，实验证明，速度曲线至少要两阶连续，即要加速度连续同时要满足指定的边界条件，才能保持桌面型智能数控加工系统过渡平稳，而指数加减速曲线比较接近步进电机的运行特性，采用对指数加减速曲线取逼近值作为速度控制的基准速度值，通过预先获得加减速值来对加减速进行预测，而控制方法的关键主要是对加速度的控制。

首先，把每次步进电机的移动都考虑为一个时间段，当起始速度和终点速度一定时，如果运行的时间段足够长，则一般运行方式分为三个阶段：加速阶段、匀速阶段、减速阶段，如图1所示，在第一时间段Ta，步进电机的速度在从第一速度V1在加速阶段加速到步进电机的最大速度Vmax，接着在第二时间段Tb以此最大速度Vmax在匀速阶段匀速运行，最后进入减速阶段，在第三时间段Tc，步进电机的速度降为第二速度V2，完成整个运行的时间段，而在这整个运行的时间段通过实时控制加速度A来控制步进电机的平稳运行，加速度变化情况如图2所示，在第一时间段Ta，步进电机的加速度加到最大加速度Amax；在第二时间段Tb，步进电机的加速度为零；在第三时间段Tc，步进电机的加速度减小。

当运行的时间段较短时，提供了以下两种情况进行处理，根据时间段的长度，运行的过程也有所不同，可能有两个阶段或一个阶段：

情况1：从第一速度V1加速至最大速度Vmax，然后减速至第二速度V2，此时刚好到达终点，此情况为最短时间。

情况2：从第一速度V1加速至第二速度V2，然后匀速运行到时间段结束，此情况运行时间比前一种要长。