蔡司三坐標測量機的控制系統詳解一

一、控制系統的功能

控制系統是蔡司三坐標測量機的關鍵組成部分之一。其主要功能是：讀取空間坐標值，控制測量瞄準系統對測頭信號進行實時響應與處理，控制機械系統實現測量所必需的運動，實時監控坐標測量機的狀態以保障整個系統的安全性與可靠性等。

二、控制系統的結構

按自動化程度分類，坐標測量機分為手動型、機動型和CNC型。早期的坐標測量機以手動型和機動型為主，其測量是由操作者直接手動或通過操縱桿完成各個點的采樣，然后在計算機中進行數據處理。隨著計算機技術及數控技術的發展，CNC型控制系統變得日益普及，它是通過程序來控制坐標測量機自動進給和進行數據采樣，同時在計算機中完成數據處理。

1．手動型與機動型控制系統

這類控制系統結構簡單，操作方便，價格低廉，在車間中應用較廣。這兩類坐標測量機的標尺系統通常為光柵，測頭一般采用觸發式測頭。其工作過程是：每當觸發式測頭接觸工件時，測頭發出觸發信號，通過測頭控制接口向CPU發出一個中斷信號，CPU則執行相應的中斷服務程序，實時地讀出計數接口單元的數值，計算出相應的空間長度，形成采樣坐標值X、Y和Z，并將其送入采樣數據緩沖區，供后續的數據處理使用。

2．CNC型控制系統

CNC型控制系統的測量進給是計算機控制的。它可以通過程序對測量機各軸的運動進行控制以及對測量機運行狀態進行實時監測，從而實現自動測量。另外，它也可以通過操縱桿進行手工測量。CNC型控制系統又可分為集中控制與分布控制兩類。

（1）集中控制

集中控制由一個主CPU實現監測與坐標值的采樣，完成主計算機命令的接收、解釋與執行、狀態信息及數據的回送與實時顯示、控制命令的鍵盤輸入及安全監測等任務。它的運動控制是由一個獨立模塊完成的，該模塊是一個相對獨立的計算機系統，完成單軸的伺服控制、三軸聯動以及運動狀態的監測。從功能上看，運動控制CPU既要完成數字調節器的運算，又要進行插補運算，運算量大，其實時性與測量進給速度取決于CPU的速度。

（2）分布式控制

分布式控制是指系統中使用多個CPU，每個CPU完成特定的控制，同時這些CPU協調工作，共同完成測量任務，因而速度快，提高了控制系統的實時性。另外，分布式控制的特點是多CPU并行處理，由于它是單元式的，故維修方便、便于擴充。如要增加一個轉臺只需在系統中再擴充一個單軸控制單元，并定義它在總線上的地址和增加相應的軟件就可以了。

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