焊具数控软件设计论述

作者：罗永江 单位：台州市安全生产检测检验中心

软件的结构与实现

焊接过程中的数字化控制与传统的金属切削加工（车、钳、铣等）相比要复杂得多。焊接加工需要考虑工件的几何形状和接缝装配的间隙误差，以及焊件在焊接过程中所产生的热变形。针对上述问题，必须采用各种更高级别的传感技术，开发先进的自适应控制系统，设置特定借口，才能实现焊接过程的全自动化。尤其对于某些形状复杂和质量要求较高的焊件，必须采用智能化的计算机软件控制系统进行控制[2]。软件的结构本文开发的专用焊机开放式数控系统的软件用VB编写，包括输入输出模块，初始化模块，错误处理模块，数据处理分析模块，运动控制模块等，分别控制输入输出，系统的初始化及初始参数的设置，焊缝数据的除噪、光滑、插值，错误处理等功能。系统软件可以分为实时控制模块与非实时管理模块两种。其中，实时控制模块主要控制机床、设备的实时动作，如插补计算,位置控制,M、S、T辅助功能等具有毫秒级、甚至有更高的时间响应要求的运动与动作。而非实时管理模块没有严格的时间响应的要求,主要用于程序输入、显示与诊断、通讯等方面。根据实时模块和非实时管理模块的不同要求和工业PC机和PMAC卡的特点,上述两种模块分别由工业PC机上安装的WINDOWS操作系统和PMAC卡的CNC应用软件系统来完成[3]。系统实现整个系统建立在WINDOWS的操作系统上。非实时部分和实时性要求不是很高的部分，如系统初始化、程序管理、显示与诊断、系统通讯、加工仿真、参数设置等都由WINDOWS操作系统中的CPU来完成。而其中实时性要求高的部分，如预处理、伺服控制、插补运算、PLC控制等由PMAC应用软件系统完成。PC与PMAC2-PCI间则通过实时、可靠的PCI总线和双端口随机存储器DPRAM通讯来协调整个系统,由上述功能来共同完成加工任务。两个CPU协调工作,构成双微处理器的结构,此结构既保证了系统软件的通用性和开放性,同时又提高了整个系统的工作速度和效率[3]。程序略，实时显示是通过串口通讯进行传输。这其中需要借作函数comms寄存器指令用来实现控制卡中各数据和PC机之间的交换，用VB语言来实现。基于PMAC运动控制卡的数控系统的通讯驱动软件编程是采用在VB中调用Pcomm32动态链接库,实现PC机与PMAC卡之间的通讯。其中Pcomm32中含有200多个函数,涵盖了PC机与PMAC卡以及DPRAM之间进行通讯的所有方法。Pcomm32共包括三个部分:PMAC.DLL-32位通讯函数库、PMAC.SYS-WindowsNT下的内核驱动器、PMA.CVXD-Windows95下的32位虚拟设备驱动器[4-5]。

数据处理

为了能够准确的跟踪被测焊缝轮廓的位置，在测量开始时需将焊接图上初始焊缝的X、Z方向进行限制，设定初始测量区域。初始焊缝位置锁定后，后续待测的焊缝位置由算法进行自动跟踪。通过分析提取的焊缝放大图像，根据不同图像的特点，定义焊缝中心点提取合适的焊缝特征点，获得准确的焊缝中心及边缘位置，以使焊枪始终对准焊缝中心[6-7]。由原始测量轮廓经过数据预处理得到的焊缝坐标是带有误差及突变性的初值，因此需要对预处理后的数据进行二次加工，以得到稳定并连续的有效焊接坐标，采用最小二乘法对预处理后的坐标进行拟合及预测[8]。

结论

系统采用VB来进行整个系统的软件开发，同时，控制卡自身的语言通过自身的函数库和VB连接，实现控制过程中的实时状态、位置查询、实时速度更新。通过对控制系统的各个功能模块进行软、硬件调试，控制系统得到了优化，系统响应速度变快，系统软件较高效、可移植性好，在焊接过程中应用会日益广泛,达到了本设计的要求。