全電伺服電機數(shù)控折彎機伺服同歩自動控制系統(tǒng)科學研究與設(shè)計方案

隨著復雜精密折彎工藝要求的不斷提高、勞動力成本與勞動者對工作環(huán)境要求的日益提升，在鈑金制造業(yè)中應用具有響應速度快、智能化與網(wǎng)絡化程度高、控制精度良、節(jié)能環(huán)保等特點的全電動折彎機已成為發(fā)展趨勢。

某些特殊行業(yè)加工的鈑金件尺寸較大、板材較厚以及精度要求高，對全電動折彎機的研制提出了更苛刻的要求，不僅須具備強勁的折彎壓力，還須有越的多軸同步性能。而大噸位折彎壓力的輸出般需多臺電機同步并行驅(qū)動來實現(xiàn)，因此研究大噸位高精度全電動折彎機伺服同步控制系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)為發(fā)展新代具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的全電動折彎機產(chǎn)業(yè)打下堅實基礎(chǔ)。

本文通過綜合分析市場發(fā)展需求和國內(nèi)外全電動折彎機研究現(xiàn)狀，提出種基于LinuxCNC2.5開放式數(shù)控平臺的大功率全電動折彎機伺服同步控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案。重dian對電氣控制系統(tǒng)硬件、數(shù)控系統(tǒng)軟件以及折彎控制工藝作出詳細設(shè)計與研究。該方案通過實時EtherCAT總線將工業(yè)PC與伺服驅(qū)動器聯(lián)接起來，實現(xiàn)了硬件結(jié)構(gòu)的精簡。數(shù)控軟件采用LinuxCNC2.5數(shù)控平臺具有良好的穩(wěn)健性、擴展性及控制性能。

先在分析全電動折彎機傳動結(jié)構(gòu)與運行原理的基礎(chǔ)上提出了兩種設(shè)計方案，種是基于DSP和FPGA的嵌入式平臺，形成專用于折彎工藝的特制數(shù)控系統(tǒng)。另種為基于工業(yè)PC和LinuxCNC2.5的開放式控制系統(tǒng)，借助PC強大的運算能力和實時Linux操作系統(tǒng)以實現(xiàn)功能更強、精度更高的控制。經(jīng)多方面比較，本文選取后者展開設(shè)計。其次，針對選定的方案進行詳盡系統(tǒng)硬件選型，包括伺服驅(qū)動器和電機、位置檢測傳感器、工業(yè)PC等，并利用各個設(shè)備組建起個完整穩(wěn)定的硬件平臺。

再次，進行數(shù)控軟件設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)研究，在分析實時Linux系統(tǒng)和LinuxCNC2.5架構(gòu)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)EtherCAT主站模塊的設(shè)計、S型加減速控制算法的改進以及面向折彎機工藝的HAL配置。在深入剖析四軸同步控制難點的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性提出種基于偏差耦合與動態(tài)力矩控制技術(shù)融合的同步驅(qū)動策略，樣機測試充分表明該策略有xiao可行。

然后，利用PyQt和OpenGL技術(shù)實現(xiàn)了功能齊全的人機界面和三維圖形編程，重dian研究了利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)和小二乘法原理設(shè)計自學習彎曲深度補償算法。樣機試驗表明上述設(shè)計切實可行，具有滿意的同步性能和加工精度，為大功率全電動折彎機提供了種合理、可靠、高xiao的控制方法。