中国机械工程学会第二十六届全国学术研讨会论文格式-建国科技大学.doc

圖控機械的讀檔 國科會計畫編號：NSC 97-2622-E-270-004-CC3  摘要 對一棉被縫紉機而言，由於棉被縫紉的軌跡精度要求不高，因此不適合採用精密且昂貴的機械用CNC控制機械。本文Visual Basic 撰寫一具有讀檔控制功能的圖控軟體，而此讀入檔案包含座標檔或圖檔，接著利用位置運動卡控制2D伺服移動機構，達成圖控機械之動作設計要求。實作驗證了本文所提出方法之優異性。 讀圖控制、伺服移動機構、圖控機械 1. 前言 目前最常用的棉被縫紉機，都必須預先製作與縫紉圖樣相同尺寸的樣板軌道。樣板軌道係在一片厚合板上依實際尺寸及圖樣裝置類似火車引導的軌道，樣板的體積龐大且造價昂貴，而傳統CNC 棉被縫紉機係採用昂貴的CNC 控制器且移動台採用架高軌道方式，所需空間為常用棉被縫紉機的四倍。因此CNC棉被縫紉機除了昂貴且太佔空間，同時使用時還需要特殊訓練過的人員，非常不便。由於棉被縫紉的軌跡精度要求不高，因此，不適合採用精密且昂貴的機械用CNC控制機械，為克服前述問題，本文擬Visual Basic [1-3]撰寫一圖控軟體，搭配位置運動卡控制2D伺服移動機構，嘗試設計一操作簡便且免樣板CNC 控制器之圖控機械的可行性。為實現此一構想，本文採用PC-BASED控制的方式，首先利用Visual Basic撰寫一具有控制功能的圖控軟體，並利用HIWIN位置運動卡，使座標位置之移動量轉換成脈波數，再由控制器傳送到馬達驅動器，從而利用馬達上之編碼器確定移動量，以控制2D 伺服移動機構，達成圖控棉被縫紉機之動作設計要求。 2. 系統軟、硬體架構與電路規劃 本研究之人機介面部份係採用AD-Link公司所生產的PCI-8164 Motion Control介面卡，藉由此卡來作為PC與受控平台間的溝通橋樑，其主要的功能包括D/A、A/D的轉換、DI與DO、脈衝訊號的輸出、支援2-4軸線性控制、多軸連續控制，其特性為32位元PCI插槽，即插即用、脈衝輸出速率可達6.55MHz、可在運動中改變速度、可方便地與任意AC或DC伺服線性或旋轉電機相連接等，支援軟體有VC、VB、C++ Builder。 .1 系統硬體架構 本研究係以PC-BASED為基本架構，系統硬體包括Motion Card軸卡(PCI-4P)、端子臺(PCI-7-4P-TB)、兩台馬達驅動器、兩顆3相伺服馬達、XY軸平台、繼電器驅動電路以及一台個人電腦(PC)，系統硬體架構規劃方塊圖如圖一所示。系統實體圖如圖二所示，而系統之主要動作包括針頭作上下移動及XY平台移動。首先上下移動部份係以PC作為主控電腦，負責處理資料及傳送控制指令，硬體介面則是經由RS232傳送至繼電器驅動電路，進而控制針頭作上下移動，其中第一階繼電器是以12V電壓驅動，在接點端部分則控制第二階繼電器線圈激磁與否，其次XY平台移動部份則是經由主控電腦負責下達移動方式之指令，包含了繪圖指令以及座標指令，指令經由裝設於個人電腦PCI介面匯流排之Motion Card和端子臺傳送至馬達驅動器，進而驅動伺服馬達帶動XY平台，而XY平台之位置感測偵測部分是由伺服馬達後方迴轉式編碼器回授至伺服馬達驅動器達成一閉迴路控制，圖一虛線區域為建置於XY平台上，在X軸與Y軸部份分別有前後極限開關以及每個軸都有HomeSensor作為原點，而極限開關以及HomeSenso狀態分別經由一條8Pin纜線經由XY平台到端子臺輸入端，待主控電腦讀取資料狀態進而判斷馬達動作。 .2 系統軟體架構 本系統之控制軟體架構規劃包括PC端之圖控人機介面及串列通訊程式。PC端之圖控人機介面及串列通訊程式是以Visual Basic 6.0設計，而人機操控介面如圖三所示。操控介面顯示資訊包括如現在時刻、即時繪圖區、游標在XY平台中的座標位置，工作列，工作列下方功能選項為指令選擇如圖四所示。 人機操控介面主要之功能為當使用者於繪圖區中載入檔案並繪出其圖形，其格式分別為(a)一般座標檔如NC程式：此功能為讀入座標文字檔，則圖形將顯現於繪圖區並輸出指令控制伺服馬達，圖五為讀入座標檔程式流程圖，圖六為示範讀入直線座標檔之人機畫面；(b)圖檔如＊.BMP、＊.JPG等：此功能為讀入利用簡單且容易操作之繪圖軟體(小畫家或AutoCat等)繪畫出所需圖案，進而控制軟體立即及輸出控制指令。.3 系統電路規劃 本系統之電路包括電源供應器電路及繼電器驅動電路。電源供應器負責兩個系統的電源供應，第一個為+5V，與電腦同為一個電源系統；另一個為包含+5V、+12V、+24V的電源系統。電源供應器電路圖如圖八所示，圖中變壓器為AC 110V to AC 24V，可將市電110V交流轉為24V交流，交流電壓經過橋式電路轉換成直流電壓，而