基于MCT运动控制器的快速成型机数控系统研究

　　1　前言

　　快速成型技术是当今制造业的一种全新敏捷制造技术，集激光、机械、CAD/CAM、CNC技术于一体，采用离散/堆积成型的快速制造工艺，使计算机中的几何模型直接转化为三维立体原型。这种技术克服了传统加工工艺的缺陷，为制造业的发展开创了新的道路。因此，快速成型技术在世界范围内发展相当迅速。

　　快速成形技术是一种离散/堆积的加工技术，其控制系统具有以下主要特点：

　　1)三维CAD模型及其数据处理，系统要具有大数据量STL(StereoLithography)文件网络传输、STL文件切片、STL文件剖分与拼接以及网格划分自适应等功能;

　　2)加工速度快，加工进给速度30m/min以上;

　　3)STL文件切片得到的平面轮廓信息是由微小线段组成，要求控制系统具有高速高精度插补和轮廓控制。因此必须对快速成形控制系统的体系结构和软件设计加以分析和研究。

　　2　控制系统结构

　　模块开放式数控系统是当今数控系统的发展方向。多CPU开放式数控系统实现的主要途径是数控系统的PC化，PC化有三种途径：1)在PC机上添加数控模块;2)在数控系统上添加PC模块;3)以软件文件的形式来管理数控程序，其中把CNC模块插入PC机中是PC化的一种主要方式。由于快速成形数控系统涉及到复杂的三维切片处理、用户信息处理、数据加工友好的用户界面，要求主控机强大的处理能力。所以在研制快速成型数控系统的过程中，下位机采用了国产MCT运动控制器，上位机采用工控机这样的两级结构，并进行了模块化的硬件设计和基于windows环境下的多线程软件开发，研制的快速成型数控系统易扩展、速度快、运行可靠、容错能力强。

　　2.1　MCT系列运动控制器介绍

　　MCT系列运动控制器是深圳摩信科技有限公司的产品，控制器CPU采用美国TITMS320C 3140MHz DSP。它可以通过ISA或PCI标准总线或USB高速接口与主控机相连接，可以提供2～8轴的高速、高精度伺服控制，每轴的伺服刷新周期为10μs，主控机可以采用任何PC系列微机。

　　2.2　数控系统硬件结构和工作原理

　　由以上分析可知，快速成形机的数控系统是一个两极控制系统：第一级采用MCT8000F4四轴运动控制器，构成数控系统的控制中心，负责完成各运动轴的开闭环控制、隔离开关量输入/输出、模拟量输入/输出、高精度位置计数、温度控制接口，受管理级计算机传送的加工数据、并向管理级计算机反馈控制信息。第二级采用工业控制机(IPC)，负责整个CNC系统的集中管理，负责动态仿真、实时切片、键盘管理、信息处理、参数设置和显示，并向下一级发送数据和控制命令。