基于計(jì)算機(jī)的機(jī)床測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　加載控制： 3路

　　總計(jì)DI：24路，AI：8路，DO：18路，AO：6路。

　　本系統(tǒng)采用的輸入輸出接口卡均為PCI總線，由于測試和控制量較多，所以采用了三塊接口卡，通過硬件調(diào)線，設(shè)置其基地址分別為300H和330H。模擬信號輸入輸出通道相互獨(dú)立，分辨率為12位，其信號范圍如下：

　　輸入范圍：-10V～+10V

　　輸出范圍：-10V～+10V

　　接口卡的數(shù)字輸入輸出信號與TTL電平兼容，易于和其他部分相連，特性如下：

　　輸入低電平VIL≤0.8V

　　輸入高電平VIH≥2.0V

　　輸出低電平VOL≤0.5V

　　輸出高電平VOH≥2.4V

　　為了保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，系統(tǒng)還采用了一塊隔離驅(qū)動卡，通過光電隔離等手段來保證計(jì)算機(jī)信號和外界信號的隔離，并把接口卡的輸出信號放大為伺服驅(qū)動器和離合器等所需強(qiáng)度控制信號。

　　運(yùn)動控制模塊

　　主要包括伺服系統(tǒng)和加載系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)由伺服電機(jī)驅(qū)動器、伺服電機(jī)和光電碼盤組成，其主要作用是控制測試過程中被測減速器按照一運(yùn)動規(guī)律運(yùn) 轉(zhuǎn)。本系統(tǒng)中，采用了3套松下(MINAS)伺服系統(tǒng)分別控制X、Y1、Y2三軸，該系統(tǒng)有速度控制、位置控制和轉(zhuǎn)矩控制三種控制方式，能滿足測試過程中 的各種運(yùn)動控制要求，在使用前，需進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，有關(guān)參數(shù)設(shè)置如下：

　　NO.25=10000, NO.26=7200

　　NO.27=1, NO.29=3

　　伺服驅(qū)動器受計(jì)算機(jī)接口卡控制，接口卡的伺服指令輸出為+3V時(shí)，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分。計(jì)算機(jī)還通過接口卡控制伺服驅(qū)動器的符號 位、輸出禁止、SV-ON位和C-MODE位。符號為1時(shí)對應(yīng)CCW方向(正轉(zhuǎn)),脈沖輸出為1時(shí)禁止有效，SV-ON低電平有效，C-MODE低電平為 速度控制方式，高電平為位置控制方式，在測試過程中，根據(jù)測試項(xiàng)目不同，計(jì)算機(jī)按照程序改變這些控制信號，使伺服電機(jī)工作于不同方式和狀態(tài)。

　　加載系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)向軸端提供虛擬負(fù)載，加載控制器接受計(jì)算機(jī)輸出的模擬信號，并根據(jù)這個信號調(diào)整加載裝置流過的電流，進(jìn)而控制軸端轉(zhuǎn)矩。

　　傳感器模塊

　　接近傳感器選用量程為20mm，輸出電壓為0～5V的WYD系列直流位移傳感器，該傳感器與電子電路集成一體，安裝使用方便，不需外加放大 器，可直接與計(jì)算機(jī)輸入輸出接口卡連接，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而把相對位移的微變量提供給計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)共采用8個接近傳感器測試調(diào)高精度。

　　轉(zhuǎn)矩傳感器選用JN338轉(zhuǎn)矩傳感器，該傳感器可實(shí)現(xiàn)能源及信號的非接觸傳遞，并做到了傳遞與是否旋轉(zhuǎn)無關(guān)，與轉(zhuǎn)速大小無關(guān)，與旋轉(zhuǎn)方向無關(guān)，輸出信號為脈沖信號。

　　增量式光電編碼器作為速度和位移傳感器，它的輸出一方面提供給伺服系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動控制，另一方面供計(jì)算機(jī)采集，計(jì)算機(jī)通過軟件對編碼器輸出信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換和計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)總值與脈沖當(dāng)量的積即為位移量，而短時(shí)間內(nèi)的位移量即為瞬時(shí)速度。

　　接口軟件開發(fā)

　　系統(tǒng)接口軟件主應(yīng)用程序是在Windows操作系統(tǒng)下，用可視化程序開發(fā)工具Visual Basic6.0開發(fā)的. 軟件操作界面采用Windows風(fēng)格,其框圖如圖2所示。

　　圖2 系統(tǒng)軟件框圖

　　Visual Basic6.0是一門功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)高級可視化編程語言，但卻不能直接訪問計(jì)算機(jī)輸入輸出接口，為了解決這一問題，系統(tǒng)用C++語言編制了一個動態(tài)連 接庫(DLL)，對硬件端口的訪問功能全在連接庫中實(shí)現(xiàn)，當(dāng)需要訪問某個端口時(shí)，調(diào)用相應(yīng)的連接庫函數(shù)，進(jìn)行動態(tài)連接。這樣不但實(shí)現(xiàn)了預(yù)定功能，而且使軟 件結(jié)構(gòu)優(yōu)化，節(jié)約了大量系統(tǒng)資源。

　　結(jié)論

　　以本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的機(jī)床測試系統(tǒng)，運(yùn)行平穩(wěn)，界面友好，操作方便，控制精度高，定位精度X軸Y1軸Y2軸都達(dá)到了0.024mm,重復(fù)定位精度X軸Y1軸Y2軸都達(dá)到了0.015mm。