嵌入式数控折弯机控制系统的设计

摘 要：运行控制系统的设计以及建设应用质量，是影响数控折弯机产品生产加工技术质量状态的重要因素，本文针对嵌入式数控折弯机控制系统的设计展开了简要阐述。

关键词：嵌入式系统；数控折弯机；控制系统

折弯机是能够对薄板材料实施折弯加工的机器，通常可以划分为手动折弯机、液压折弯机，以及数控折弯机三个基本类型。而且折弯机设备在运行过程中，本身要求工人具备娴熟的设备操作能力。在数控系统应用于折弯机设备控制系统的条件下，能够实现对设备运行技术参数的自动校正，有效降低了技术工人的操作难度，缩减了设备的运行状态调整时间。从产品生产质量控制角度分析，数控折弯机控制系统的性能优劣对工件生产的整体质量具有深刻影响，有鉴于此，本文将围绕嵌入式数控折弯机控制系统的设计展开简要分析。

一、数控折弯机控制系统的整体设计思路

在确定数控折弯机控制系统整体设计思路过程中，应当综合考量数控折弯机设备的生产功能需求、控制系统的运行稳定性、可操作性、可应用性，以及开发建设周期等因素。在此基础上，择取ARM9为基础建构控制系统的硬件支持平台，并引入WindowsCE平台中的触摸屏建构控制系统中的人机交互结构，运用技术性能完备的PLC工件充当控制系统的基本技术单元，在这一设计思路下，数控折弯机控制系统的结构如图1所示：

在数控折弯机的生产运行过程中，用户借由触摸屏向设备系统中输入待加工工件的折弯技术控制参数，其中包含的主要项目是：工件生产材料厚度、宽度和类型、工件加工目标角度、上模过程与下模过程的控制角度，以及下模开口和后挡料的空间点位设定。以上述技术控制参数为基础，能够计算获供PLC直接运用的技术参数体系，形如压力参数，待加工工件材料的进深程度，以及后挡料位置的约制参数体系等内容，并在此基础上将实际计算获取的技术参数传输给PLC，指导其开展正常的生产技术运作过程。

在设备系统的水平运行方向，伺服电机能够驱动后挡料实施空间定位，确定待加工材料的折弯位置；而在竖直运行方向，伺服液压系统能够实现对滑块结构行程状态的精确控制，确定具体涉及的角度参数状态，事实上，数控折弯机设备的所有生产技术环节都是在PLC的控制之下完成的。在此基础上，PLC还要承担针对监控限位开关，以及机械准备主体部分技术运行状态的动态监控技术职能。

在信息传输交换路径方面，PLC与触摸屏借助串口结构（RS232）的连接结构实现技术参数信息的相互交换，在此过程中，PLC将越位报警、后挡料，以及上模滑块运行空间点位等信息借助RS232串口结构实时传输给触摸屏，保证用户能够实现对折弯机技术运行状态的实时动态监测。

二、数控折弯机控制系统的算法

数控折弯机的常见折弯加工方式有4种，这里择取折弯机设备生产运行过程中应用的部分技术参数，对其基本算法展开简要介绍。

（一）自由折弯加工过程中的进深计算

在具体折弯加工过程中，待加工板材的弯曲变形效应有两个具体来源，即弹性变形和塑性变形。在驱动完成上模技术过程的液压系统卸载之后，板材的弹性变形将会被撤销，而塑性变形将会被保留，导致待加工板材因液压系统卸载而失去部分弯曲变形加工技术效果，而这一过程通常被描述为回弹。这里给出基于回弹校正的进深计算公式：

在公式（1）和公式（2）中，H表示进深，R表示经过折弯加工处理后板材结构的内圆弧半径，A表示折弯加工角度，A’表示经过回弹过程后形成的折弯角度，t表示板材的厚度，E表示板材的弹性模量，表示板材的抗拉强度，C表示经验系数，η表示板材的变薄系数。R表示未知待求量。

（二）自由折弯加工后的后挡料位置计算

图2表示后挡料的加工原理图。

在下料过程中，图示中圆弧结构的中点应当设置为上模组件与待加工板材之间的相互接触点，在此基础上后挡料位置的技术公式是：

在公式（3）中，参数l1和t可以通过测量方法直接获取，中性层位移的计算系数x可以通过查表获取，因而只有待求量R是未知的。

（三）自由折弯半径参数计算

折弯半径是数控折弯机算法参数体系中的重要参量。在建构包含一定数量隐含层节点的BP神经网络条件下，择取足够数量弯曲件加工训练样本，并基于MATLAB应用软件平台中的训练函数trainlm实施仿真加工，完成半径参数关系曲线的拟合处理环节，并基于拟合半径参数曲线实施未知量R的数学计算求解，在带入到前述公式后，完成针对进深以及后挡料尺寸的计算处理环节。

三、数控折弯机控制系统的数据存储

依照数控折弯机控制系统内部各类数据的基本特征，具体确定在控制系统中使用的三种基本数据存储形式：ini文件、串行化，以及SQLlite数据库。

Ini文件的常规使用功能，在于配置技术编程控制常亮、机械技术参数，以及系统常量等技术性控制信息。并借由Initlnstance（）函数实现技术参数配置的初始化过程。

控制系统内部的上模和下模编程均以图形文件的形式具体形成，在多边形编程控制结构中，每一个定点相对前一定点的坐标值都是借由链表的形式完成保存的。为了能够通过CArchIve类实现数据参数保存处理，应当优先实现CSingleBend类以及CProject类的可串行化技术处理，在此基础上基于CProject类结构的内部添加成员性变量对象m-SingleBList，之后对单道列表进行保存。m-SingleBList Serialize（ar）表示单道链表的串行化技术处理，在针对公共性数据的串行化技术处理环节结束之后，单道数据也将按照预期的数据存储处理应用程序，逐渐在主体数据流结构中完成存储过程，在此基础上完成针对工程建设活动基本数据资源对象的存储技术环节。

结语：

针对嵌入式数控折弯机控制系统的设计问题，本文从数控折弯机控制系统的整体设计思路、数控折弯机控制系统的算法，以及数控折弯机控制系统的数据存储三个具体方面展开了简要分析，旨意相关领域的研究人员提供借鉴。

参考文献

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[2] 史步海，戴敏.全电动大功率数控折弯机的设计[J].机床与液压，2012（09）.

[3] 赵霞.基于PC机嵌入型开放式数控系统的设计[J].科技创新导报，2011（29）.