激光快速成型是模具制造方面的新技術(shù)，在國(guó)外已獲得廣泛應(yīng)用。激光快速成型機(jī)的成型方法是采用材料累加原理，激光掃描器在計(jì)算機(jī)控制下根據(jù)分層數(shù)據(jù)連續(xù)掃描液態(tài)光敏樹(shù)脂表面，利用液態(tài)光敏樹(shù)脂經(jīng)激光照射凝固的原理，層層固化光敏樹(shù)脂，一層固化后，工件的托板下移一個(gè)精確距離，然后掃描下一層，并且保證相鄰層可靠粘結(jié)，如此反復(fù)累加，便可精確地制造出任意幾何形狀的產(chǎn)品原型，無(wú)需考慮其復(fù)雜程度，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)模制造。具有成型速度快、成型精度高、表面質(zhì)量好、后處理簡(jiǎn)單省時(shí)、模型制造周期短等特點(diǎn)。適用于汽車(chē)、家電、航空、船舶、醫(yī)療等所有制造及研究行業(yè)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

由上可知，激光成型機(jī)的控制可以分為兩大部分，一部分是對(duì)激光光束的二維掃描控制，另一部分是對(duì)液面刮平、樹(shù)脂液位控制及托板升降的控制，后者傳統(tǒng)的處理辦法是用步進(jìn)電機(jī)通過(guò)PC機(jī)直接控制，這樣不僅大量占用主機(jī)CPU資源，而且響應(yīng)不及時(shí)。研華公司新開(kāi)發(fā)的PCL-839三軸高速步進(jìn)電機(jī)控制卡，由于內(nèi)置CPU，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制和插補(bǔ)算法，形成上下層計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，這樣大大減輕主機(jī)的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)快速的運(yùn)動(dòng)控制。

PCL-839控制卡功能

PCL-839卡的結(jié)構(gòu)如圖1所示,控制卡具有以下功能:

能同時(shí)控制三個(gè)軸的動(dòng)作，為每個(gè)步進(jìn)電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)脈沖和方向控制信號(hào);

可編程梯形曲線規(guī)劃和S曲線規(guī)劃，在線刷新運(yùn)動(dòng)控制參數(shù);

具有連續(xù)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)及三軸聯(lián)動(dòng)軌跡插補(bǔ)算法;

帶光電隔離的16路通用數(shù)字輸入和16路通用數(shù)字輸出。

由于該控制卡自帶DSP芯片可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高速插補(bǔ)、計(jì)算功能，可大大減輕主機(jī)負(fù)擔(dān)，其內(nèi)置的通訊緩沖區(qū)，可降低對(duì)主機(jī)通訊速度的要求。PCL-839卡通過(guò)ISA總線和計(jì)算機(jī)通訊，一方面將從各控制軸采集到的數(shù)據(jù)送給主機(jī)，另一方面，將主機(jī)根據(jù)工藝及數(shù)學(xué)模型發(fā)出的運(yùn)動(dòng)控制指令經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理送給各軸驅(qū)動(dòng)器，完成各軸的運(yùn)動(dòng)控制。

PCL-839控制卡配備了功能強(qiáng)大、內(nèi)容豐富的運(yùn)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)軟件工具。PCL-839在插補(bǔ)算法和運(yùn)動(dòng)函數(shù)的執(zhí)行效率方面采用了更有效的方法，提高了插補(bǔ)精度、插補(bǔ)速度和實(shí)用性。這些軟件工具主要分為示范軟件和運(yùn)動(dòng)函數(shù)庫(kù)兩大類(lèi)。利用PCL-839的示范軟件既可以很快地熟悉PCL-839控制卡的軟硬件功能，又可以方便快捷地測(cè)試執(zhí)行電機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在完成各種運(yùn)動(dòng)時(shí)的性能特性。PCL-839運(yùn)動(dòng)函數(shù)庫(kù)用于二次開(kāi)發(fā)，用戶(hù)只要用VC++等支持DLL調(diào)用的開(kāi)發(fā)工具編制所需的用戶(hù)界面程序，并把它與PCL-839運(yùn)動(dòng)庫(kù)鏈接起來(lái)，就可以開(kāi)發(fā)出自己的控制系統(tǒng)。

PCL-839在激光快速成型機(jī)上的應(yīng)用

采用PCL-839卡組成的激光成型機(jī)三軸步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)圖如圖2所示。圖2中Z軸即托板升降采用步進(jìn)電機(jī)C驅(qū)動(dòng)，經(jīng)精密滾珠絲杠傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工件制作過(guò)程中托板逐次下移的要求。制作工件的過(guò)程中，由于托板升降運(yùn)動(dòng)及成型件光敏樹(shù)脂的固化，引起體積變化，樹(shù)脂槽的液位會(huì)發(fā)生變化，為了解決液面波動(dòng)問(wèn)題，采用步進(jìn)電機(jī)A作X方向刮平系統(tǒng)，激光每掃描一層后，由刮平機(jī)構(gòu)將液面刮平，這樣就能保證液面的水平。為解決液位變化，采用液位檢測(cè)儀表及Y向步進(jìn)電機(jī)B，驅(qū)動(dòng)浮塊的升降進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，以保證液位的恒定。

PCL-839控制卡在激光快速成型機(jī)上的成功應(yīng)用，簡(jiǎn)化了激光快速成型機(jī)中多坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)控制問(wèn)題，達(dá)到了工藝的要求，提高了加工件的質(zhì)量和精度。開(kāi)創(chuàng)了運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用新領(lǐng)域。