6ES7340-1CH02-0AE0

引　言
　　快速成型技術(shù)以增材制造思想(MIM：Material Increasing Manufacturing)一次快速成型復(fù)雜的零部件或模具。以下以SLS(Selective Laser Sintering激光選區(qū)燒結(jié))為例說明成型方法。
　　SLS造型法是用一系列的等高線去切割CAD模型，得到高度方向的等高截面。用得到的截面數(shù)據(jù)確定輪廓截面的數(shù)據(jù)。用紅外激光束掃描，使粉末材料粘接固化，形成一層的輪廓。
　　圖1，表示了SLS成型的步驟。(a)鋪粉；(b)粉末在激光的作用下粘接、硬化，并與已硬化的下層粘和；(c)粉桶活塞下降。重復(fù)步驟(a)、(b)、(c)直到一層，形成立體模型。

6ES7340-1CH02-0AE0

SLS成型的工作原理圖
　　由上例可知，SLS成型控制過程是一個(gè)復(fù)雜、綜合性的數(shù)控加工過程。其控制的目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的電氣拖動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)，并盡量減少誤操作。它牽涉到多軸多運(yùn)動(dòng)參數(shù)以及多過程參數(shù)控制，在控制過程中還有大量的CAD數(shù)據(jù)處理和成型運(yùn)動(dòng)軌跡信息傳輸?shù)娜蝿?wù)。因此，該控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)為：實(shí)現(xiàn)的成型效果，提高成型效率。
1　控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　快速成型系統(tǒng)主要可以分為數(shù)據(jù)處理和成型執(zhí)行兩大部分。數(shù)據(jù)處理部分完成由三維CAD模型加工軌跡的離散過程，由高性能計(jì)算機(jī)處理。下層成型執(zhí)行部分根據(jù)離散化后的信息加工過程的執(zhí)行和控制，由數(shù)控RP&M(Rapid Prototyping/Part Manufacturing)設(shè)備來完成。通過對國內(nèi)外一些快速成型控制系統(tǒng)的深入分析可發(fā)現(xiàn)，其控制系統(tǒng)的控制任務(wù)分立順序完成，這種串行化控制方案具有極大的耗時(shí)性，成型效率低。針對這個(gè)缺點(diǎn)，在本控制系統(tǒng)的研究開發(fā)過程中提出了模塊化的數(shù)據(jù)處理和成型控制并行運(yùn)作的方法和多處理器主從式并行交互通信的控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。這些方案體現(xiàn)了極大的時(shí)間節(jié)約性和整體協(xié)調(diào)性。
　　近年來，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展使微機(jī)CNC緊密結(jié)合，更好地利用PC機(jī)軟、硬件資源成為開發(fā)各種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的十分重要的問題。在本快速成型系統(tǒng)中，上層主控機(jī)586工控機(jī)，為主機(jī)。下層執(zhí)行機(jī)采用80C320CPU應(yīng)用系統(tǒng)，為子機(jī)。主機(jī)、子機(jī)以特定的通信協(xié)議進(jìn)行雙向通訊，構(gòu)成并聯(lián)的雙層系統(tǒng)。整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶有分布式控制系統(tǒng)的特征。主機(jī)完成CAD數(shù)據(jù)處理和總體控制任務(wù)，主要功能有：
　　(1)由CAD模型生成符合快速成型工藝特色的CNC信息；
　　(2)將獲得的CNC信息傳給下層機(jī)，觸發(fā)信號(hào)由下層機(jī)提供；
　　(3)對成型情況進(jìn)行監(jiān)控并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)參數(shù)的反饋，必要時(shí)對快速成型設(shè)備的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行干涉；
　　(4)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，提供真實(shí)感的零件三維CAD模型顯示和CNC軌跡信息實(shí)時(shí)顯示；
　　(5)提供各種可選的加工參數(shù)，滿足不同的材料和加工工藝的要求。
　　上層主機(jī)軟件基于Windows95平臺(tái)，主控軟件和CAD數(shù)據(jù)處理軟件采用VC++編程。操作系統(tǒng)的多線程功能使主機(jī)的各項(xiàng)任務(wù)可以并行執(zhí)行。提高了快速成型的加工速度?？刂葡到y(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖如圖2。