一、系统组成

图1 系统组成

本平台系统组成方案如图1所示，系统共分为上位机及运动控制器、信号转接板、XYZAC+主轴驱动部分，以及机床本体四大部分。

1. 上位机及运动控制器

上位机基于Matlab/Simulink软件编写，可以实现Simulink程序的自动编译、下载以及可视化调试界面的编写。运动控制器采用Speedgoat控制器，软件上，该控制器可以实现与Matalb的无缝兼容，可以实现XYZAC轴的位置和速度闭环控制，以及主轴的调速。硬件上，该控制器所配板卡能够实现6个商用伺服的控制、手轮信号输入、光栅尺信号输入、IO信号输入/输出等。

2. 信号转接板

信号转接板的主要功能是通过信号调理和隔离，使Speedgoat控制器的输入输出信号能安全准确的达到所需设备，同时为不同硬件接口尺寸的设备提供一个总的接线板。本信号转接板为项目定制，将提供设计原理图PDF文件。

3. XYZAC+主轴驱动部分

二、软件方案

1、XYZAC轴运动控制

以上五个轴伺服驱动器选用安川伺服，伺服工作在力矩模式，通过电机编码器在伺服驱动器中完成电流环闭环控制。XYZAC轴光栅尺接入Speedgoat控制器，在控制器中完成位置环及速度环闭环控制，其中位置环采用P控制器、速度环采用PI控制器。速度环PI控制器的输出作为伺服驱动器的输入，通过±10V模拟量向伺服驱动器发送，通过DO控制伺服驱动器使能，当伺服驱动器有故障时，通过DO口对故障清楚。XYZAC轴每个轴安装2个光电限位信号，用于回零及限位保护。本平台能够实现5轴联动，每个轴同时按正弦进行运动。

2、主轴运动控制

主轴采用超同步产品，主轴驱动器通过IO端子控制启动和停止，通过±10V模拟量进行主轴正反转调速。