贝加莱系统在激光切割机领域的应用(2)

而B&R的GMC架构则使得激光功率的PLC控制和CNC本身的控制融为一体，在软件上来看，CNC任务和功率控制的逻辑任务均是运行在ARNC0平台上的任务，其之间的软件为紧密的耦合关系，而在硬件上，通过Ethernet POWERLINK总线，X,Y轴的运动速度被计算并反馈给系统，系统会同时处理激光功率控制任务，CNC系统采用400uS的高速刷新，而功率控制也可以在相应的循环周期上被处理，以便与运动紧密耦合。

这一设计确保了运动与激光功率的融合，确保了加工精度和生产速度的灵活调整。

对于辅助气体的控制同样如此，将整个切割过程建立模型，可以确保气体的压力根据材料、厚度、功率等进行调整，从而确保辅助气体为切割过程提供良好的保障，提高切割质量。

4.1.2机械补偿控制

除了传统的CNC和控制功能，B&R系统同时增加了机械补偿控制功能，对于很多切割而言，尤其是大型切割系统，其电机驱动的机械单元惯量较大，这会造成惯量不匹配而带来的切割质量问题，例如：圆角和方角的切割，由于惯量较大，通常其在高速运行时会造成过量，而无法形成高精度的切割轮廓。

通过ACOPOSmulti驱动系统中的前馈控制算法，机械系统的惯量和扭矩需求被预先给定一个前馈值，从而确保其加工中快速实现定位响应。

4.1.3蛙跳功能设计

由于ACOPOS伺服系统具有可自由编辑的曲线，可以根据起始点、终结点、各开关响应时间等设计一条最为光滑而快速的曲线，降低机器振动的同时实现最高效的曲线重定位。

从一个切割到另一个切割点，最完美的曲线设计-传统的系统都是没有蛙跳功能，将Z轴参与到X,Y的插补中去，跳的好而又稳定，对于轴控制的响应周期的要求。

如上图，SP-Start Point,MP-Middle Point,EP-End Point, Zmax则代表了Z轴参与X,Y轴插补的位置曲线，该曲线在ACOPOSmulti驱动系统中根据设定点完成中间的曲线自动生成，一方面，确保高速，另一个方面确保机械冲击小的平滑过渡。

4.2 CNC图形显示

Automation Studio是一个集成化的可视化开发平台，它提供了CNC加工过程中的图形处理，并能根据需要对这些图形进行保存、处理，由于该系统采用APC，可支持高性能处理器对于图形任务的处理，并且APC开放的接口和Windows XP系统可支持丰富的图形编辑与设计，通过PVI与Automation Runtime系统进行衔接，这使得Windows丰富的图形和开发能力与实时控制任务紧密结合，因此，能够实现一个完全可视化的开发过程，最终交给End User的是一个易于操作和使用而功能强大的系统。

4.3 程序仿真功能

在钣金行业的切割成型行业加工中，自动生成路径，可以反馈给操作者一个基本的加工路径，编程者通过输入G代码编辑的程序，系统自动为其生成一个程序的仿真加工过程，通过这个过程，操作者可以直观的知道自己的操作任务是如何运行的，并且对验证其代码和及时修改提供一个重要的参考。

4.4 Ethernet POWERLINK实时以太网

该系统采用了Ethernet POWERLINK技术，它能支持100Mbps的数据传输和最大200uS的循环周期，对于确保高速高精度切割加工而言，至关重要。

－－同步精度：0.1uS

－－传输速度：100Mbps

－－拓扑结构：任意拓扑

Ethernet POWERLINK对于系统而言，有几个非常重要的技术支撑。

A.Ethenet POWERLINK确保了运动任务与逻辑任务的同步,传统激光切割系统通常针对不同的单元采用不同的总线。

B.交叉通信确保了在CNC轴之间的数据直接交换，提高了轴运动效率;

对于POWERLINK而言，其同样支持Safety技术，在未来，随着进入国际市场以及国内对于机器安全IEC61508标准的执行，POWERLINK的Safety技术可以达到SIL3等级的功能安全一致性测试，确保机器制造商满足安全要求同时降低认证的费用。

五、系统配置

系统采用了高鲁棒性的APC作为控制核心，其运行Runtime操作系统和Windows，系统稳定可靠，ACOPOSmulti驱动系统则是领先的共直流母线技术，它可以实现宽的电压工作范围，并且，它支持能量的反馈。