嵌入式运动控制器在四自由度复合材料缠绕机中的应用

"四自由度复合材料回转体缠绕机控制系统 (2013年) - 哈尔滨理工大学学报 - 许家忠, 姜涛, 苗雅男, 杨海 - 自然科学论文" 本文主要探讨了在复合材料生产过程中，针对传统工控机加板卡式运动控制器存在的稳定性差、同步控制精度低的问题，提出了一种新的解决方案。研究者设计并实现了基于嵌入式运动控制器的四自由度复合材料回转体缠绕机控制系统。该系统以电子凸轮的位置跟踪技术为核心，构建了回转体的数学模型，并计算出丝嘴的精确运动轨迹。 首先，文章指出传统的运动控制器在处理复合材料缠绕时的不足，这主要是由于系统的不稳定性和同步控制精度低，这些问题可能导致生产效率下降和产品质量不达标。为解决这些问题，作者提出了电子凸轮的概念，这是一种虚拟的机械凸轮，通过软件实现精确的时间和位置同步，以确保设备在运行过程中的精度和稳定性。 接着，文章详细介绍了如何建立回转体的数学模型。通过对回转体的几何特性和运动规律进行分析，研究人员能够计算出丝嘴在缠绕过程中的理想路径。这一路径规划对于保证材料均匀分布和制品质量至关重要。 在系统设计方面，基于嵌入式运动控制器的方案被采用，它能自动完成丝嘴运动轨迹的规划以及后续的G代码生成和输出。G代码是通用的数控机床语言，它的应用提高了整个控制系统的开放性和可扩展性，使得系统能适应不同的工艺需求。 此外，电子凸轮技术的应用还体现在小车、伸臂和纱梳与主轴的同步运动控制上。这种控制策略确保了这些组件能够精确地跟随主轴运动，从而实现不同规格容器的高效缠绕成型。高精度的同步控制不仅提高了设备的可靠性，也拓宽了其在复合材料制造领域的应用范围。 这篇2013年的论文展示了在复合材料回转体缠绕工艺中采用电子凸轮和嵌入式运动控制器的优势，它有效地提升了设备的稳定性和同步控制精度，为复合材料制造领域提供了先进的技术解决方案。该系统设计和实现对于提高产品质量、降低生产成本以及推动复合材料加工技术的发展具有重要意义。