[发明专利]一种数控机床实验教学装置

说明书

本发明公开了一种数控机床实验教学装置，包括主控模块、运动控制模块、ADC模块、DAC模块、正交脉冲计数模块、工业现场通讯模块、通用输入输出模块，其中主控模块采用型号为TMS320F28377D的DSP，运动控制模块由电平转换芯片和光电耦合器构成，ADC输入模块由运算放大电路构成，DAC输出模块由运算放大电路构成，正交脉冲计数模块由四路差分线性接收器构成，工业现场通讯模块由RS485总线模块构成，通用输入输出模块由NPN达林顿晶体管阵列和光电耦合器构成。本发明通过主控模块与其他模块之间的连接，利用CCS集成开发环境，通过编写C语言程序，实现对数控机床电机的插补算法控制。

技术领域

本发明涉及实验教学装置，具体是一种数控机床实验教学装置。

背景技术

随着制造技术的不断发展，掌握专业数控技术的人才正越来越受到社会的重视。这势必对数控技术人才的培养提出了进一步的要求。目前数控技术相关课程在各大高校机械类专业都有展开，作为高校，在培养高素质技能型专门人才的同时，也应时刻与企业发展、科技进步相同步。但是现有的数控机床实验装置却难以在教学过程中发挥令人满意的作用。

目前高校现有基于成熟数控系统的数控实验平台或者机床仿真软件，都是以数控编程和机床操作为主，然后增加一些电气系统接线等实验内容。实验都为验证性或演示性，学生编制一下G代码，在计算机上仿真，和金工实习的内容重复，学习锻炼的效果有限，实验项目没有包括数控技术的核心内容，如数控系统软件特点和设计、插补原理，跟不上学科发展的需要，无法设置插补算法的修改和数控系统软件的设计的实验，这两类实验恰恰是数控技术的核心内容，该内容的缺失无法培训学生的数控系统的开发能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种数控机床实验教学装置，以解决现有技术数控实验平台存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种数控机床实验教学装置，其特征在于：包括主控模块、运动控制模块、ADC输入模块、DAC输出模块、正交脉冲计数模块、工业现场通讯模块、通用输入输出模块，其中：

主控模块采用型号为TMS320F28377D的DSP，该DSP具有两个进程间通信的核心板CPU1和核心板CPU2；

运动控制模块由电平转换芯片和光电耦合器构成，电平转换芯片输入端与主控模块中核心板CPU1的PWM引脚连接，电平转换芯片输出端通过光电耦合器与数控机床的X/Y/Z进给轴伺服电机的驱动器连接，X/Y/Z进给轴伺服电机是数控机床的伺服电机；

ADC输入模块由运算放大电路构成，ADC输入模块的输出端连接主控模块中核心板CPU1的ADC转换引脚，ADC输入模块的输入端连接一个安装在X/Y/Z进给轴工作台上的位移传感器，该位移传感器采集X/Y/Z进给轴位移，由运算放大电路构成的ADC输入模块将位移传感器信号转换后送入CPU1的ADC转换引脚；

DAC输出模块由运算放大电路构成，DAC模块的输入端连接主控模块中核心板CPU1的ADC转换引脚，DAC模块的输出端连接数控机床主轴伺服电机变频器的控制端，由运算放大电路构成的DAC输出模块将核心板CPU1的ADC转换引脚的电压转换成数控机床主轴伺服电机变频器所需电压；

正交脉冲计数模块由四路差分线性接收器构成，正交脉冲计数模块的输入端连接数控机床中主轴伺服电机上安装的光电脉冲编码器的A相、B相引脚，正交脉冲计数模块的输出端通过自带的电平转换芯片连接核心板CPU1的EQEP引脚；

工业现场通讯模块由RS485总线模块构成，主控模块中CPU2的SCI引脚通过工业现场通讯模块与上位机的通信接口连接；