在數(shù)控系統(tǒng)中，刀具微動、工件對刀、工作臺的隨動、機床原點的修正等這些功能通常是通過手輪操作來實現(xiàn)的，這一功能給機床操作人員帶來了很多方便，使得手輪在數(shù)控機床中應(yīng)用十分廣泛。但手輪在微幅左右搖擺時，容易產(chǎn)生抖動，造成輸出脈沖不準，導(dǎo)致機床誤動作，輕則造成加工工件報廢，重則危及到操作者的人身安全，所以在機床加工過程中，精度及可靠性顯得尤其重要。筆者在實際數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中，總結(jié)、試驗了一種結(jié)構(gòu)嚴謹?shù)氖州喰盘柼幚淼姆椒ā?br>1手輪工作原理
手輪又稱手搖脈沖發(fā)生器，它實質(zhì)上是一個增量式編碼器，是一種光電式的位置控制元件。給出了手輪的工作原理圖，在手輪轉(zhuǎn)動情況下，光柵盤與旋轉(zhuǎn)軸同速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過由發(fā)光元件組成的檢測裝置，將其轉(zhuǎn)過的角度大小轉(zhuǎn)變?yōu)楹形恢煤头较蛐畔⒌拿}沖序列，在程序控制下能驅(qū)動數(shù)控機床各軸運動。手輪每旋轉(zhuǎn)一個刻度得到具有一組相位相差90的a、b信號。正轉(zhuǎn)時， a相超前b相90 ，反轉(zhuǎn)時， b相超前a相90.
2手輪信號處理手輪輸出信號處理電路有分立元件、專用芯片、單片機、可編程邏輯器件等很多種實現(xiàn)方法。但對于多軸數(shù)控系統(tǒng)而言，若采用分立元件來完成包括手輪信號在內(nèi)的一系列編碼器信號，則需要較多的元器件，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功耗增加，穩(wěn)定性下降等缺點。
目前常采用復(fù)雜的可編程邏輯器件cpld來實現(xiàn)手輪信號鑒相與濾波的功能。它由鑒相、去抖電路、延時電路、16位可逆計數(shù)器、輸出緩沖器以及數(shù)據(jù)總線構(gòu)成。以下針對各部分電路的功能加以敘述。
2 1鑒相電路原理鑒相電路的作用是獲得手輪的轉(zhuǎn)動方向，產(chǎn)生計數(shù)器的計數(shù)方向信號。由手輪工作原理可知，在每個信號周期內(nèi)， a信號脈沖和b信號脈沖相差90 ，輸出信號如所示。手輪方向信息定義為：若a信號脈沖超前b信號脈沖90 ，手輪正方向移動2 2手輪信號鑒相、去抖電路設(shè)計為了剔除由于各種干擾因素而導(dǎo)致手輪輸出脈沖帶有的雜波，保證輸出信號的可靠性和有效性，在計數(shù)器計數(shù)之前必須進行去抖處理。一般采用兩種方法來改善濾除雜波的能力：一是使用施密特觸發(fā)器當(dāng)輸入極，借由施密特觸發(fā)器對波形整形的能力來濾除雜波；二是利用多級延時的方法來完成濾波功能。同樣，鑒相也可以采用常用的方法： d觸發(fā)器和門電路來實現(xiàn)。這些方法實現(xiàn)起來比較簡單，但抗力差。
基于以上的分析，為了更好地實現(xiàn)手輪信號的鑒相與濾波的工作，本文采用了狀態(tài)機加標(biāo)志判別的方法。經(jīng)過在實際工作中的反復(fù)試驗，證明使用這種方式來實現(xiàn)手輪的鑒相、去抖工作，比以往的方法效果要好。
可知：旋轉(zhuǎn)一個刻度，理想的情況是a、b信號組合共有4種狀態(tài)，當(dāng)正轉(zhuǎn)時， ba的狀態(tài)為：00 01 11 10；當(dāng)反轉(zhuǎn)時， ba狀態(tài)為： 00 10 11 01.為了敘述方便，令s1= 00、s2= 01、s4= 11、s3= 10，圖中的fp和fn是作為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)對應(yīng)狀態(tài)的標(biāo)志，當(dāng)完成從前一狀態(tài)到下一狀態(tài)轉(zhuǎn)變后，相應(yīng)位置1.若正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)連續(xù)完成4個狀態(tài)，則有1個脈沖輸出，即q = 1，并規(guī)定正方向旋轉(zhuǎn)時，方向信號d = 1，反則d = 0.
下面將分項說明手輪信號狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，并以采用cpld實現(xiàn)為例，說明設(shè)計過程。
當(dāng)前狀態(tài)為s1時：（1）若前一狀態(tài)為s1，置正轉(zhuǎn)標(biāo)志fp= 0001，fn= 0001，則q = 0；（2）若前一狀態(tài)為s3，且fp= 1111，則q = 1，d = 1，手輪正轉(zhuǎn)一個刻度；（3）若前一狀態(tài)為s2，且fn = 1111，則q = 1，d = 0，手輪反轉(zhuǎn)一個刻度；（4）若前一狀態(tài)為s4，此狀態(tài)為無效狀態(tài)，重置fp= 0001， fn = 0001， q = 0，手輪有干擾信號過來，不記數(shù)。
當(dāng)前狀態(tài)為s2時：（1）若前一狀態(tài)為s4，且fn= 0111，則置fn= 1111， fp清零，手輪信號完成從s4狀態(tài)到s2狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，屬于一個周期的中間過程，手輪刻度未發(fā)生變化， q = 0；（2）若前一狀態(tài)為s1，且fp= 0001，則置fp= 0011， fn清零，手輪信號完成從s1狀態(tài)到s2狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，結(jié)果同上；（3）若前一狀態(tài)為s3，此狀態(tài)為無效狀態(tài)，重置fp= 0001， fn = 0001， q = 0，手輪有干擾信號過來，不記數(shù)。
當(dāng)前狀態(tài)為s4時：（1）若前一狀態(tài)為s3，且fn= 0011，則置fn= 0111， fp清零，手輪信號完成從s3狀態(tài)到s4狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，屬于一個周期的中間過程，手輪刻度未發(fā)生變化， q = 0；（2）若前一狀態(tài)為s2，且fp= 0011，則置fp= 0111， fn清零，手輪信號完成從s2狀態(tài)到s4狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，屬于一個周期的中間過程，手輪刻度未發(fā)生變化， q = 0；（3）若前一狀態(tài)為s1，此狀態(tài)為無效狀態(tài)，重置fp= 0001， fn = 0001， q = 0，手輪有干擾信號過來，不記數(shù)。
當(dāng)前狀態(tài)為s3時：（1）若前一狀態(tài)為s1，且fn= 0001，則置fn= 0011， fp清零，手輪信號完成從s1狀態(tài)到s3狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，屬于一個周期的中間過程，手輪刻度未發(fā)生變化， q = 0；（2）若前一狀態(tài)為s4，且fp= 0111，則置fp= 1111， fn清零，手輪信號完成從s4狀態(tài)到s3狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，屬于一個周期的中間過程，手輪刻度未發(fā)生變化， q = 0；（3）若前一狀態(tài)為s2，此狀態(tài)為無效狀態(tài)，重置fp= 0001， fn = 0001， q = 0，手輪有干擾信號過來，不記數(shù)。
2 3延時電路
由可逆計數(shù)器工作原理可知，在計數(shù)之前，要先判別方向，在此可以用d觸發(fā)器使手輪脈沖信號比方向滯后一個時鐘周期，給出了實現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)圖。
因此，施釉機器人工作空間的體積為v= 360（r 2 m ax - r 2 m in） （1m ax - 1m in）（b max - b m in）4小結(jié)針對典型衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品的施釉工藝流程及工藝要求，確定設(shè)計施釉機器人的原則后，得出以下結(jié)論：（1）施釉機器人可以為5個自由度的關(guān)節(jié)型機器人；（2）根據(jù)典型衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品（即連體坐便器的各項尺寸均選相應(yīng)的極限值），可以確定施釉機器人各部位的結(jié)構(gòu)尺寸；（3）實際設(shè)計施釉機器人的結(jié)構(gòu)尺寸時，還應(yīng)考慮機器人的工作裕度；（4）施釉機器人的工作空間是由4條圓弧組成的封閉圖形面積，再乘以沿y軸移動的距離。
(完)