高精度数字电子雕刻机控制系统的研究

作者:修树东;方亮;倪忠进;陈茂军 刊名:中国制造业信息化 上传者:王太利

【摘要】从现代数字电子雕刻的基本原理出发,对数字电子雕刻机滚筒传动电机与横向丝杠传动电机之间的关联性控制参数进行了研究,并根据高精度凹版雕刻机的要求,研究了基于磁场定向控制交流伺服电机控制器,在此电机控制器基础上实现了高精度电子雕刻机控制系统。雕刻的结果表明,设计的交流伺服电机控制器及控制系统都能稳定而准确的运行,也表明了研究的关联控制参数是正确的,控制的方法是有效的。

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高精度数字电子雕刻机控制系统的研究 修树东 ,方  亮 ,倪忠进 ,陈茂军 (浙江林学院 工程学院 ,浙江 临安  311300) 摘要 :从现代数字电子雕刻的基本原理出发 ,对数字电子雕刻机滚筒传动电机与横向丝杠传动电机之间的关联性控制参数进行了研究 ,并根据高精度凹版雕刻机的要求 ,研究了基于磁场定向控制交流伺服电机控制器 ,在此电机控制器基础上实现了高精度电子雕刻机控制系统。雕刻的结果表明 ,设计的交流伺服电机控制器及控制系统都能稳定而准确的运行 ,也表明了研究的关联控制参数是正确的 ,控制的方法是有效的。 关键词 :电子雕刻机 ;关联控制参数 ;控制系统 ;磁场定向控制 中图分类号 :TP273    文献标识码 :A    文章编号 :1672 - 1616( 2009) 01 - 0040 - 04   智能加工技术是目前提高制造业效率和竞争力的最有效手段之一。随着版辊加工手段的增多 , 完善版辊加工系统的全智能高效高精确化加工 ,有助于提高行业的生产效率和加工水平[1 ,2] 。控制系统是现代高精度数字电子雕刻机的重要组成部分 ,而高精度数字雕刻机控制系统的关键是数字雕刻机名自由度精确协调及驱动电机稳定而准确的控制。 数字电子雕刻设备是高精度的机电控制设备 , 目前国外大多采用数字信号处理器为核心控制器、伺服电机为驱动机构的智能控制系统。但我国凹版雕刻机在研究与设计方面与国外差距较大 ,关键就是在控制系统及驱动电机的控制方面。因此设计精度较高、性能稳定的控制系统和驱动电机控制器是当前急需解决的问题。 1  现代数字电子雕刻机结构及基本原理 在现代数字电子雕刻机控制中 ,各传动机构的驱动电机为主要控制对象 ,也是控制的难点。如图1 所示 ,其中一台为主传动伺服电机 ,它主要带动镀铜滚筒均匀高速转动。另一台为横向传动伺服电机 ,它通过丝杠带动刻头以低速均匀连续方式或步进方式沿滚筒轴向方向水平移动。带钻石刀头的刻头以每秒数千次的振动频率在滚筒表面垂直振动 ,雕刻出一系列具有一定角度和大小的菱形网点 ,网点由网线数、网线角度及雕刻网点密度(网屏 上网点的分布密度)决定[3] 。 图 1  电子雕刻机控制结构示意图 在凹版雕刻中 ,网线数和网线角度是 2 个关键的因素。网线数表示的是滚筒轴向、周向等间隔线簇正交形成的菱形网屏中网格的密度。网线数一经确定 ,单个网格的面积就被确定 ,菱形网点的几何最大尺寸也就被确定 ,则菱形网点两对角线的最大尺寸也就确定了 ,而网点对角线的大小决定了网屏上网点的分布密度。网线角度指的是菱形网点几何中心连线与网点水平对角线的夹角[3] 。网线角度决定了雕刻网屏角度。雕刻网屏角度表示的是相同网点在滚筒周向和轴向上网点分布的比例。现代数字电子凹版雕刻上 ,菱形网点是一次雕刻成型的 ,这样给实现正确的网线数、网线角度带来一定的难度。而数字电子雕刻机通过控制滚筒转动的角速度和刻头的横向运动速度 ,与刻头雕刻频率及滚筒外半径匹配 ,来达到所需要的网线数和网线角度 ,这样实现的菱形网点各个参数就能达到要求了。 收稿日期:2008 - 10 - 07 作者简介:修树东(1962 - ) ,男 ,黑龙江讷河人 ,浙江林学院副教授 ,工学硕士 ,主要从事机械制造及其自动化方面的科研和教学工作。 04 2009 年 1 月  中国制造业信息化  第 38 卷  第 1 期 2  传动关联控制参数 由现代数字电子雕刻基本原理可知 ,菱形网点在滚筒周向和轴向上的最大尺寸 ,分别由滚筒的旋转速度和滚筒旋转一周后雕刻头沿滚筒轴向进给量的大小

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