三坐標測量機(CMM)的控制系統(tǒng)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(tǒng)
一、控制系統(tǒng)的功能
控制系統(tǒng)是三坐標測量機的關鍵組成部分之一。其主要功能是：
讀取空間坐標值，控制測量瞄準系統(tǒng)對測頭信號進行實時響應與處理，控制機械系統(tǒng)實現測量所必需的運動，實時監(jiān)控三坐標測量機的狀態(tài)以保障整個系統(tǒng)的安全性與可靠性等。
二、控制系統(tǒng)的結構
按自動化程度分類，三坐標測量機分為手動型、機動型和CNC型。
早期的坐標測量機以手動型和機動型為主，其測量是由操作者直接手動或通過操縱桿完成各個點的采樣，然后在計算機中進行數據處理。隨著計算機技術及數控技術的發(fā)展，CNC型控制系統(tǒng)變得日益普及，它是通過程序來控制坐標測量機自動進給和進行數據采樣，同時在計算機中完成數據處理。
1．手動型與機動型控制系統(tǒng)
這類控制系統(tǒng)結構簡單，操作方便，價格低廉，在車間中應用較廣。這兩類坐標測量機的標尺系統(tǒng)通常為光柵，測頭一般采用觸發(fā)式測頭。其工作過程是：每當觸發(fā)式測頭接觸工件時，測頭發(fā)出觸發(fā)信號，通過測頭控制接口向CPU發(fā)出一個中斷信號，CPU則執(zhí)行相應的中斷服務程序，實時地讀出計數接口單元的數值，計算出相應的空間長度，形成采樣坐標值X、Y和Z，并將其送入采樣數據緩沖區(qū)，供后續(xù)的數據處理使用。
2．CNC型控制系統(tǒng)
CNC型控制系統(tǒng)的測量進給是計算機控制的。它可以通過程序對測量機各軸的運動進行控制以及對測量機運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，從而實現自動測量。另外，它也可以通過操縱桿進行手工測量。CNC型控制系統(tǒng)又可分為集中控制與分布控制兩類。
（1）集中控制
集中控制由一個主CPU實現監(jiān)測與坐標值的采樣，完成主計算機命令的接收、解釋與執(zhí)行、狀態(tài)信息及數據的回送與實時顯示、控制命令的鍵盤輸入及安全監(jiān)測等任務。它的運動控制是由一個獨立模塊完成的，該模塊是一個相對獨立的計算機系統(tǒng)，完成單軸的伺服控制、三軸聯動以及運動狀態(tài)的監(jiān)測。從功能上看，運動控制CPU既要完成數字調節(jié)器的運算，又要進行插補運算，運算量大，其實時性與測量進給速度取決于CPU的速度。
（2）分布式控制
分布式控制是指系統(tǒng)中使用多個CPU，每個CPU完成特定的控制，同時這些CPU協調工作，共同完成測量任務，因而速度快，提高了控制系統(tǒng)的實時性。另外，分布式控制的特點是多CPU并行處理，由于它是單元式的，故維修方便、便于擴充。如要增加一個轉臺只需在系統(tǒng)中再擴充一個單軸控制單元，并定義它在總線上的地址和增加相應的軟件就可以了。
三、測量進給控制
手動型以外的坐標測量機是通過操縱桿或CNC程序對伺服電機進行速度控制，以此來控制測頭和測量工作臺按設定的軌跡作相對運動，從而實現對工件的測量。三坐標測量機的測量進給與數控機床的加工進給基本相同，但其對運動精度、運動平穩(wěn)性及響應速度的要求更高。三坐標測量機的運動控制包括單軸伺服控制和多軸聯動控制。單軸伺服控制較為簡單，各軸的運動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時，則需要CPU控制三軸按一定的算法聯動來實現測頭的空間運動，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(tǒng)中，插補器由CPU程序控制來實現。根據設定的軌跡，CPU不斷地向三軸伺服控制系統(tǒng)提供坐標軸的位置命令，單軸伺服控制系統(tǒng)則不斷地跟蹤，從而使測頭一步一步地從起始點向終點運動。
四、控制系統(tǒng)的通信
控制系統(tǒng)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(tǒng)兩者之間相互傳送命令、參數、狀態(tài)與數據等，這些是通過聯接主計算機與控制系統(tǒng)的通信總線實現的。外通信則是指當CMM作為FMS系統(tǒng)或CIMS系統(tǒng)中的組成部分時，控制系統(tǒng)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。
