三坐標測量機(CMM)的控制系統介紹
蘇州精坐標三坐標測量機采用的是德國品牌控制系統
 
 
一、控制系統的功能
控制系統是三坐標測量機的關(guān)鍵組成部分之一。其主要功能是：
讀取空間坐標值，控制測量瞄準系統對測頭信號進(jìn)行實(shí)時(shí)響應與處理，控制機械系統實(shí)現測量所必需的運動(dòng)，實(shí)時(shí)監控三坐標測量機的狀態(tài)以保障整個(gè)系統的安全性與可靠性等。
二、控制系統的結構
      按自動(dòng)化程度分類(lèi)，三坐標測量機分為手動(dòng)型、機動(dòng)型和CNC型。
早期的坐標測量機以手動(dòng)型和機動(dòng)型為主，其測量是由操作者直接手動(dòng)或通過(guò)操縱桿完成各個(gè)點(diǎn)的采樣，然后在計算機中進(jìn)行數據處理。隨著(zhù)計算機技術(shù)及數控技術(shù)的發(fā)展，CNC型控制系統變得日益普及，它是通過(guò)程序來(lái)控制坐標測量機自動(dòng)進(jìn)給和進(jìn)行數據采樣，同時(shí)在計算機中完成數據處理。
1．手動(dòng)型與機動(dòng)型控制系統
      這類(lèi)控制系統結構簡(jiǎn)單，操作方便，價(jià)格低廉，在車(chē)間中應用較廣。這兩類(lèi)坐標測量機的標尺系統通常為光柵，測頭一般采用觸發(fā)式測頭。其工作過(guò)程是：每當觸發(fā)式測頭接觸工件時(shí)，測頭發(fā)出觸發(fā)信號，通過(guò)測頭控制接口向CPU發(fā)出一個(gè)中斷信號，CPU則執行相應的中斷服務(wù)程序，實(shí)時(shí)地讀出計數接口單元的數值，計算出相應的空間長(cháng)度，形成采樣坐標值X、Y和Z，并將其送入采樣數據緩沖區，供后續的數據處理使用。
2．CNC型控制系統
      CNC型控制系統的測量進(jìn)給是計算機控制的。它可以通過(guò)程序對測量機各軸的運動(dòng)進(jìn)行控制以及對測量機運行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，從而實(shí)現自動(dòng)測量。另外，它也可以通過(guò)操縱桿進(jìn)行手工測量。CNC型控制系統又可分為集中控制與分布控制兩類(lèi)。
（1）集中控制
      集中控制由一個(gè)主CPU實(shí)現監測與坐標值的采樣，完成主計算機命令的接收、解釋與執行、狀態(tài)信息及數據的回送與實(shí)時(shí)顯示、控制命令的鍵盤(pán)輸入及安全監測等任務(wù)。它的運動(dòng)控制是由一個(gè)獨立模塊完成的，該模塊是一個(gè)相對獨立的計算機系統，完成單軸的伺服控制、三軸聯(lián)動(dòng)以及運動(dòng)狀態(tài)的監測。從功能上看，運動(dòng)控制CPU既要完成數字調節器的運算，又要進(jìn)行插補運算，運算量大，其實(shí)時(shí)性與測量進(jìn)給速度取決于CPU的速度。
（2）分布式控制
      分布式控制是指系統中使用多個(gè)CPU，每個(gè)CPU完成特定的控制，同時(shí)這些CPU協(xié)調工作，共同完成測量任務(wù)，因而速度快，提高了控制系統的實(shí)時(shí)性。另外，分布式控制的特點(diǎn)是多CPU并行處理，由于它是單元式的，故維修方便、便于擴充。如要增加一個(gè)轉臺只需在系統中再擴充一個(gè)單軸控制單元，并定義它在總線(xiàn)上的地址和增加相應的軟件就可以了。
三、測量進(jìn)給控制
      手動(dòng)型以外的坐標測量機是通過(guò)操縱桿或CNC程序對伺服電機進(jìn)行速度控制，以此來(lái)控制測頭和測量工作臺按設定的軌跡作相對運動(dòng)，從而實(shí)現對工件的測量。三坐標測量機的測量進(jìn)給與數控機床的加工進(jìn)給基本相同，但其對運動(dòng)精度、運動(dòng)平穩性及響應速度的要求更高。三坐標測量機的運動(dòng)控制包括單軸伺服控制和多軸聯(lián)動(dòng)控制。單軸伺服控制較為簡(jiǎn)單，各軸的運動(dòng)控制由各自的單軸伺服控制器完成。但當要求測頭在三維空間按預定的軌跡相對于工件運動(dòng)時(shí)，則需要CPU控制三軸按一定的算法聯(lián)動(dòng)來(lái)實(shí)現測頭的空間運動(dòng)，這樣的控制由上述單軸伺服控制及插補器共同完成。在三坐標測量機控制系統中，插補器由CPU程序控制來(lái)實(shí)現。根據設定的軌跡，CPU不斷地向三軸伺服控制系統提供坐標軸的位置命令，單軸伺服控制系統則不斷地跟蹤，從而使測頭一步一步地從起始點(diǎn)向終點(diǎn)運動(dòng)。
四、控制系統的通信
      控制系統的通信包括內通信和外通信。內通信是指主計算機與控制系統兩者之間相互傳送命令、參數、狀態(tài)與數據等，這些是通過(guò)聯(lián)接主計算機與控制系統的通信總線(xiàn)實(shí)現的。外通信則是指當CMM作為FMS系統或CIMS系統中的組成部分時(shí)，控制系統與其它設備間的通信。目前用于坐標測量機通信的主要有串行RS－232標準與并行IEEE－488標準。