一種柔性材料軌跡加工變形補(bǔ)償控制嵌入式系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及柔性材料軌跡加工領(lǐng)域，特別涉及柔性材料軌跡加工變形補(bǔ)償控制嵌 入式系統(tǒng)。 技術(shù)背景
[0002] 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，提高基于智能數(shù)控加工技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技 術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展高速經(jīng)濟(jì)的重要途徑。世界各發(fā)達(dá)國(guó)家爭(zhēng)先對(duì)其研宄，我國(guó)也將其列為國(guó) 家科技發(fā)展規(guī)劃的重要課題，并把關(guān)鍵零部件加工過(guò)程中的智能建模、精密控制與檢測(cè)的 關(guān)鍵問(wèn)題納入國(guó)家政策，大力發(fā)展其研宄成果。
[0003] 由于柔性材料在加工過(guò)程中，夾緊力、接觸力等都會(huì)使得加工工件產(chǎn)生一定程度 的變形，使加工時(shí)出現(xiàn)軌跡偏移的情況，因此，柔性材料加工變形補(bǔ)償對(duì)于加工控制系統(tǒng)顯 得非常重要。實(shí)際生產(chǎn)中使用很多的補(bǔ)償方式，但加工變形補(bǔ)償量大多由操作員根據(jù)實(shí)際 柔性材料加工條件和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)估計(jì)，自動(dòng)化程度不高，而且準(zhǔn)確率受到限制。因此，需要一 個(gè)快速、有效的柔性材料軌跡加工變形補(bǔ)償控制嵌入式裝置，解決柔性材料加工過(guò)程中，加 工軌跡的補(bǔ)償計(jì)算以及提高硬件的運(yùn)算速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種柔性材料軌跡加工變形補(bǔ)償控制 嵌入式系統(tǒng)，該系統(tǒng)能有效地對(duì)柔性材料軌跡加工及加工變形進(jìn)行補(bǔ)償控制，提高柔性材 料數(shù)控加工的快速性、準(zhǔn)確性。
[0005] 本發(fā)明的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0006] 本發(fā)明的一種柔性材料軌跡加工變形補(bǔ)償控制嵌入式系統(tǒng)，包括加工變形影響量 提取模塊、點(diǎn)位信號(hào)檢測(cè)單元模塊、加工系統(tǒng)控制處理單元、加工變形補(bǔ)償處理模塊，所述 加工變形影響量提取模塊的數(shù)據(jù)輸出端與加工變形補(bǔ)償處理模塊的數(shù)據(jù)輸入端連接，點(diǎn)位 信號(hào)檢測(cè)單元模塊的信號(hào)輸出端與加工系統(tǒng)控制處理單元的信號(hào)輸入端連接，加工變形補(bǔ) 償處理模塊的數(shù)據(jù)輸出端與加工系統(tǒng)控制處理單元的數(shù)據(jù)輸入端連接，加工系統(tǒng)控制處理 單元的輸出為兩路插補(bǔ)脈沖信號(hào)。
[0007] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0008] (1)加工變形補(bǔ)償處理模塊的輸入?yún)?shù)來(lái)源于先驗(yàn)知識(shí)，可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況 作動(dòng)態(tài)修改，擺脫單純的理論計(jì)算，具有一定的通用性和靈活性。
[0009] (2)加工變形補(bǔ)償控制器中的隸屬度函數(shù)計(jì)算、模糊規(guī)則適應(yīng)度計(jì)算、模糊規(guī)則的 前件和后件計(jì)算都是采用多級(jí)流水線工作，保證系統(tǒng)的工作效率，更好地滿足加工實(shí)時(shí)性 要求。
[0010] (3)開(kāi)放人機(jī)交互接口，能在線獲得柔性材料加工機(jī)床的工作狀況，包括進(jìn)給情 況、出錯(cuò)警告等，可以及時(shí)對(duì)加工系統(tǒng)進(jìn)行反饋控制調(diào)節(jié)。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明的實(shí) 施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0012] 圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
[0013] 圖2是本發(fā)明的加工變形補(bǔ)償處理模塊系統(tǒng)軟件框圖；
[0014] 圖3是本發(fā)明的加工變形補(bǔ)償處理模塊軟件執(zhí)行流程圖；
[0015] 圖4是本發(fā)明的加工變形補(bǔ)償處理模塊中前件網(wǎng)絡(luò)的硬件結(jié)構(gòu)圖；
[0016] 圖5是本發(fā)明的加工變形補(bǔ)償處理模塊中后件網(wǎng)絡(luò)的硬件結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖6是本發(fā)明所述的信號(hào)隔離模塊光電耦合隔離電路原理圖；
[0018] 圖7是本發(fā)明所述的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換模塊電平轉(zhuǎn)換電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不 限于此。
[0020] 如圖1所示，本發(fā)明的一種柔性材料軌跡加工變形補(bǔ)償控制嵌入式系統(tǒng)，包括加 工變形影響量提取模塊1、點(diǎn)位信號(hào)檢測(cè)單元模塊2、加工系統(tǒng)控制處理單元3、加工變形補(bǔ) 償處理模塊4,所述加工變形影響量提取模塊1的數(shù)據(jù)輸出端與加工變形補(bǔ)償處理模塊4的 數(shù)據(jù)輸入端連接，點(diǎn)位信號(hào)檢測(cè)單元模塊2的信號(hào)輸出端與加工系統(tǒng)控制處理單元3的信 號(hào)輸入端連接，加工變形補(bǔ)償處理模塊4的數(shù)據(jù)輸出端與加工系統(tǒng)控制處理單元3的數(shù)據(jù) 輸入端連接，加工系統(tǒng)控制處理單元3的輸出為兩路插補(bǔ)脈沖信號(hào)。
[0021] 所述點(diǎn)位信號(hào)檢測(cè)單元模塊2包括原位信號(hào)檢測(cè)單元21、限位信號(hào)檢測(cè)單元22、 加工觸發(fā)信號(hào)檢測(cè)單元23,原位信號(hào)檢測(cè)單元21、限位信號(hào)檢測(cè)單元22、加工觸發(fā)信號(hào)檢 測(cè)單元23的輸出端分別與加工系統(tǒng)控制處理單元3的信號(hào)隔離模塊32的輸入端連接。
[0022] 所述的原位信號(hào)檢測(cè)單元21用于檢測(cè)數(shù)字電平信號(hào)，當(dāng)輸出為高電平時(shí)表示機(jī) 床的X軸運(yùn)動(dòng)到原點(diǎn)位置，當(dāng)輸出為低電平時(shí)表示機(jī)床的X軸不在原點(diǎn)位置；限位信號(hào)檢測(cè) 單元22用于檢測(cè)數(shù)字電平信號(hào)，當(dāng)輸出為高電平時(shí)表示機(jī)床的X軸運(yùn)動(dòng)到最遠(yuǎn)端位置，當(dāng) 輸出為低電平時(shí)表示機(jī)床的X軸不在最遠(yuǎn)端位置；加工觸發(fā)信號(hào)檢測(cè)單元23用于檢測(cè)安裝 在機(jī)床主軸上的霍爾傳感器信號(hào)，當(dāng)輸出為高電平時(shí)表示加工觸發(fā)有效，當(dāng)輸出為低電平 時(shí)表示加工觸發(fā)無(wú)效。
[0023] 所述加工系統(tǒng)控制處理單元3包括嵌入式處理器31、信號(hào)隔離模塊32、信號(hào)電平 轉(zhuǎn)換模塊33、軌跡圖形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊34、串行通信模塊35,點(diǎn)位信號(hào)檢測(cè)單元模塊2的信 號(hào)輸出端與信號(hào)隔離模塊32的輸入端連接，信號(hào)隔離模塊32的輸出端與嵌入式處理器31 輸入端口連接，加工變形補(bǔ)償處理模塊4的數(shù)據(jù)輸出端與嵌入式處理器31連接，信號(hào)電平 轉(zhuǎn)換模塊33的輸入端與嵌入式處理器31輸出端口連接，信號(hào)電平轉(zhuǎn)換模塊33的輸出為兩 路插補(bǔ)脈沖信號(hào)，軌跡圖形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊34的輸出端與嵌入式處理器31的PLB總線連接， 串行通信模塊35的輸入端與嵌入式處理器31的串行總線連接。
[0024] 所述的嵌入式處理器31采用XilinxFPGAXC4VSX25的嵌入式處理器 P0WERPC405 ;信號(hào)隔離模塊32采用ACPL-072L光電耦合器實(shí)現(xiàn)嵌入式處理器31輸入端口 與外部信號(hào)的隔離；信號(hào)電平轉(zhuǎn)換模塊33采用ACPL-072L光電耦合器實(shí)現(xiàn)嵌入式處理器 31輸出的0-3. 3v電壓轉(zhuǎn)換為0-5.Ov的電壓；軌跡圖形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊34采用IGB的SD存 儲(chǔ)器；串行通信模塊（35)采用RS232通信協(xié)議。
[0025] 所述加工變形補(bǔ)償處理模塊4包括模糊劃分計(jì)算單元41、模糊規(guī)則適應(yīng)度計(jì)算單 元42、歸一化計(jì)算單元43、模糊規(guī)則的后件計(jì)算單元44、補(bǔ)償計(jì)算單元45、數(shù)據(jù)緩存區(qū)46、 隸屬度函數(shù)參數(shù)存儲(chǔ)單元47、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值系數(shù)存儲(chǔ)單元48 ;加工變形影響量提取模塊的 輸出端分別與加工變形補(bǔ)償處理模塊4的模糊劃分計(jì)算單元41、模糊規(guī)則的后件計(jì)算單元 44的輸入端連接，數(shù)據(jù)緩存區(qū)46的輸出端與嵌入式處理器31的數(shù)據(jù)輸入端連接，隸屬度函 數(shù)參數(shù)存儲(chǔ)單元47的輸出端與模糊劃分計(jì)算單元41輸入端連接，模糊劃分計(jì)算單元41輸 出端與模糊規(guī)則適應(yīng)度計(jì)算單元42的輸入端連接，模糊規(guī)則適應(yīng)度計(jì)算單元42的輸出端 與歸一化計(jì)算單元43的輸入端連接，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值系數(shù)存儲(chǔ)單元48的輸出端與模糊規(guī)則 的后件計(jì)算單元44輸入端連接，模糊規(guī)則的后件計(jì)算單元44的輸出端與歸一化計(jì)算單元 43的輸出端與補(bǔ)償計(jì)算單元45的輸入端連接，補(bǔ)償計(jì)算單元45的輸出端與數(shù)據(jù)緩存區(qū)46 的輸入端連接。
[0026] 所述加工變形影響量提取模塊1是通過(guò)先驗(yàn)知識(shí)來(lái)獲取柔性材料軌跡加工變形 影響因素，具體為機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、柔性材料厚度、加工步長(zhǎng)；加工變形影響量提取模塊的輸 出端分別與加工變形補(bǔ)償處理模塊4的模糊劃分計(jì)算單元41、模糊規(guī)則的后件計(jì)算單元44 的輸入端連接。
[0027] 所述加工變形補(bǔ)償處理模塊4用于實(shí)現(xiàn)T-S模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的嵌入式計(jì)算