三坐標(biāo)控制系統(tǒng)的分類(lèi)

從控制系統(tǒng)的角度劃分，?？怂箍?/strong>三坐標(biāo)可分為手動(dòng)型、機(jī)動(dòng)型及CNC數(shù)控型三種模式。早期的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)以手動(dòng)型和機(jī)動(dòng)型為主，當(dāng)時(shí)的控制系統(tǒng)主要完成空間坐標(biāo)值的監(jiān)控與實(shí)時(shí)采樣。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，CNC型控制系統(tǒng)變得日益普及，高精度、高速度、智能化成為三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)。

1、手動(dòng)控制系統(tǒng)

手動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)、測(cè)頭系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。

坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)是將X、Y、Z三個(gè)方向的光柵信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后，送入計(jì)數(shù)器，CPU讀取計(jì)數(shù)器中的脈沖數(shù)，計(jì)算出相應(yīng)的空間位移量。

測(cè)頭系統(tǒng)的作用是當(dāng)手動(dòng)移動(dòng)測(cè)頭去接觸工件，測(cè)頭發(fā)出的信號(hào)用作計(jì)數(shù)器的鎖存信號(hào)和CPU的中斷信號(hào)；鎖存信號(hào)將X、Y、Z三軸的當(dāng)前光柵數(shù)值記錄下來(lái)，CPU在執(zhí)行中斷服務(wù)程序時(shí)，讀取計(jì)數(shù)器中的鎖存值，這樣就完成了一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的采集。計(jì)算機(jī)通過(guò)這些坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)分析計(jì)算出工件的形狀誤差和位置誤差。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可將光柵信號(hào)接口單元、測(cè)頭控制單元、狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元等集成在一塊PCI或ISA總線(xiàn)卡上，直接插入計(jì)算機(jī)中，使得系統(tǒng)可靠性提高，成本降低，便于維護(hù)，易于開(kāi)發(fā)。

手動(dòng)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，適合于對(duì)精度和效率要求不是太高、而要求低價(jià)格的用戶(hù)。

2、機(jī)動(dòng)控制系統(tǒng)

與手動(dòng)型控制系統(tǒng)比較，機(jī)動(dòng)型控制系統(tǒng)增加了電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器和操縱盒。測(cè)頭的移動(dòng)不再需要手動(dòng)，而是用操縱盒通過(guò)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度和方向都通過(guò)操縱盒上手桿偏擺的角度和方向來(lái)控制。

機(jī)動(dòng)型控制系統(tǒng)主要是減輕了操作人員的體力勞動(dòng)強(qiáng)度，是一種過(guò)渡機(jī)型，隨著CNC系統(tǒng)成本的降低，機(jī)動(dòng)型測(cè)量機(jī)目前采用得很少。

3、CNC控制系統(tǒng)

CNC系統(tǒng)的測(cè)量過(guò)程是由計(jì)算機(jī)控制的，它不僅可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量、自學(xué)習(xí)測(cè)量、掃描測(cè)量，也可通過(guò)操縱桿進(jìn)行機(jī)動(dòng)測(cè)量。

數(shù)控系統(tǒng)以控制器為核心，數(shù)控型三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x除了在X、Y、Z三個(gè)方向裝有三根光柵尺及電機(jī)、傳動(dòng)等裝置外，還具有了以控制器和光柵組成的位置環(huán)；控制器不斷地將計(jì)算機(jī)給出的理論位置與光柵反饋回來(lái)的實(shí)測(cè)位置進(jìn)行比較，通過(guò)PID參數(shù)的控制，隨時(shí)調(diào)整輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，努力使測(cè)量機(jī)的實(shí)際位置與計(jì)算機(jī)要求的理論位置保持一致。

由于實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)量，大大地提高了工作效率，特別適合于生產(chǎn)線(xiàn)和批量零件的檢測(cè)。由于排除了人為因素，可以保證每次都以同樣的速度和法矢方向進(jìn)行觸測(cè)，從而使測(cè)量精度得到很大的提高。

數(shù)控控制系統(tǒng)不但具有PID調(diào)節(jié)功能，還具有速度、加速度前饋控制，并具有三個(gè)控制環(huán)，即電流環(huán)、速度環(huán)及位置環(huán)。