基于PC机和单片机的激光加工机控制系统

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基于PC机和单片机的激光加工机控制系统

9 Z: s; I9 X: u4 [9 s. }摘要: 用单片机作激光加工机控制核心，采用PC机为上位机,实现了多功能激光加工机的计算机控制系统,该系统可广泛应用于线切割、模具加工等机械的控制,图形和文字编辑功能完善、加工精度高、运行可靠。.
: m" W# \0 X) i0 {" Z( R4 b6 Y关键词: PC机单片机激光加工机硬件接口 软件 流程

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1  引言
激光加工技术按应用可分为激光切割、激光焊接、激光热处理。它已在汽车、电子、电器、航空、航天、机械、冶金、能源、交通等行业中得到广泛的应用,与常规加工技术相比，激光加工领域存在如下的优势:
(1)由于它是无接触加工,并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调,因此可以实现多种加工目的;
5 N9 p3 Z8 R7 C/ y% V/ S(2)可以对各种高硬度,高脆性高熔点的材料进行加工;
(3)激光加工过程中无“刀具”磨损,无“切削力”作用于工件;
(4)激光加工过程中,激光束能量密度高,加工速度快,并且是局部加工，对非激光照射部位没有影响或影响极小，因此其热影响区小,工件变形小,后续加工量小;
(5)由于激光束易于导向，聚集实现作各方向变换，极易与数控系统配合，对复杂工件进行加工,因此是一-种极为灵活的加工方法;
! D2 H  V4 S9 P8 x) `' U, Q6 y+ R(6)使用激光加工,生产效率高,质量可靠,经济效益好。
但现有的激光加工机多采用机械变速或单板机进行控制，存在着操作繁杂、控制单调、编程困难、程序不易保存、不直观等缺点,不能适应激光技术的使用要求,因此我们开发了这一多功能激光加工机的微机控制系统。本系统采用主从分布式控制, PC机作为主控制单元,51系列单片机作为从控制单元。
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2系统组成与工作原理
2.1系统硬件原理
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如图1所示,PC机为586微机,包括VGA彩显，通用键盘,一个20G硬盘，128M 内存。考虑到本系统中有多项工作需同时执行,因而选用分布式控制方式，采用PC机和8031单片机分布控制执行机构，系统的具体配置可以根据具体加工系统选用。本系统采用步进电机。它能快速启动、制动和反转,在一定频率范围内不会失步,并且有自整步的能力，没有积累误差,定位精度高,能满足激光加工机的要求。
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2.1.1 PC 机的功能
主控制单元PC机的主要功能是:
) ^& ~* |- v0 S6 D+ [& A- r' R. o(1)完成加工信息的输人、修改、缩放,并且把编辑的图形、汉字加工信息转换成系统所需要的控制信息。
(2)完成加工信息的开环模拟显示和加工过程中的即时加工轨迹的显示。
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2.1.2，8031 单片机的功能
从控制单元8031单片机的主要功能是:
(1)接受主控制单元生成的控制信息,将其转化为步进电机所需的电脉冲，脉冲的频率特性和占空比满足步进电机驱动电源的要求。
(2)采用软件实现脉冲分配器,电机的升、降频均实行实时软件控制,大大降低了电机运行时和升降频时的失步、增步、颤抖和噪音。
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; a/ X( Y( {3 T  \5 {0 f2.2主从控制单元的通讯方式
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