在數(shù)控系統(tǒng)中，刀具微動羡榴、工件對刀碧查、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)的校仑，這一功能給機床操作人員帶來了很多方便舅尸，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捻仁，容易產(chǎn)生抖動得鸳，造成輸出脈沖不準(zhǔn)，導(dǎo)致機床誤動作但紫，輕則造成加工工件報廢扳引，重則危及到操作者的人身安全，所以在機床加工過程中吊任，精度及可靠性顯得尤其重要蛙府。筆者在實際數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中，總結(jié)涎瓜、試驗了一種結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖州喰盘柼幚淼姆椒ā?/p>

　　1．手輪工作原理

　　手輪又稱手搖脈沖發(fā)生器羹李，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慈宾。給出了手輪的工作原理圖猖驹，在手輪轉(zhuǎn)動情況下，光柵盤與旋轉(zhuǎn)軸同速轉(zhuǎn)動酗宋，經(jīng)過由發(fā)光元件組成的檢測裝置积仗，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)控機床各軸運動蜕猫。手輪每旋轉(zhuǎn)一個刻度得到具有一組相位相差90的A寂曹、B信號。正轉(zhuǎn)時回右， A相超前B相90 隆圆，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、專用芯片渺氧、單片機旨涝、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)而言侣背，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白华，則需要較多的元器件，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜贩耐，功耗增加弧腥，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春佑。它由鑒相婚咱、去抖電路、延時電路栽不、16位可逆計數(shù)器寥只、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馍逗。

　　2．1鑒相電路原理鑒相電路的作用是獲得手輪的轉(zhuǎn)動方向冻找，產(chǎn)生計數(shù)器的計數(shù)方向信號。由手輪工作原理可知衩羹，在每個信號周期內(nèi)帜蘑， A信號脈沖和B信號脈沖相差90 ，輸出信號如所示弧劳。手輪方向信息定義為：若A信號脈沖超前B信號脈沖90 珍垦，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壁挖，保證輸出信號的可靠性和有效性图呢，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)輸入極骗随，借由施密特觸發(fā)器對波形整形的能力來濾除雜波蛤织；二是利用多級延時的方法來完成濾波功能。同樣鸿染，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)指蚜。這些方法實現(xiàn)起來比較簡單，但抗干擾能力差涨椒。

　　基于以上的分析摊鸡，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)志判別的方法蚕冬。經(jīng)過在實際工作中的反復(fù)試驗免猾，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猎提。

　　可知：旋轉(zhuǎn)一個刻度免糕，理想的情況是A、B信號組合共有4種狀態(tài)忧侧，當(dāng)正轉(zhuǎn)時， BA的狀態(tài)為：00 01 11 10子钱；當(dāng)反轉(zhuǎn)時据篇， BA狀態(tài)為： 00 10 11 01.為了敘述方便，令S1= 00码果、S2= 01担泥、S4= 11、S3= 10佛殉，當(dāng)完成從前一狀態(tài)到下一狀態(tài)轉(zhuǎn)變后谨斥，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個脈沖輸出姿叠，即Q = 1蛾沪，并規(guī)定正方向旋轉(zhuǎn)時，方向信號D = 1憋址，反則D = 0.

　　下面將分項說明手輪信號狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖拗炎，并以采用CPLD實現(xiàn)為例，說明設(shè)計過程霍凛。

　　當(dāng)前狀態(tài)為S1時：（1）若前一狀態(tài)為S1李根，置正轉(zhuǎn)標(biāo)志FP= 0001，F(xiàn)N= 0001几睛，則Q = 0房轿；（2）若前一狀態(tài)為S3，且FP= 1111所森，則Q = 1囱持，D = 1，手輪正轉(zhuǎn)一個刻度焕济；（3）若前一狀態(tài)為S2洪唐，且FN = 1111，則Q = 1吼蚁，D = 0凭需，手輪反轉(zhuǎn)一個刻度；（4）若前一狀態(tài)為S4肝匆，此狀態(tài)為無效狀態(tài)粒蜈，重置FP= 0001， FN = 0001， Q = 0枯怖，手輪有干擾信號過來灭西，不記數(shù)。

　　當(dāng)前狀態(tài)為S2時：（1）若前一狀態(tài)為S4掘楔，且FN= 0111弹爱，則置FN= 1111， FP清零骚美，手輪信號完成從S4狀態(tài)到S2狀態(tài)的轉(zhuǎn)換扬骑，屬于一個周期的中間過程，手輪刻度未發(fā)生變化刮诅， Q = 0涎舞；（2）若前一狀態(tài)為S1，且FP= 0001舟窥，則置FP= 0011栗怪， FN清零，手輪信號完成從S1狀態(tài)到S2狀態(tài)的轉(zhuǎn)換削仲，結(jié)果同上娘瞻；（3）若前一狀態(tài)為S3，此狀態(tài)為無效狀態(tài)不恭，重置FP= 0001视搏， FN = 0001， Q = 0县袱，手輪有干擾信號過來浑娜，不記數(shù)。

　　當(dāng)前狀態(tài)為S4時：（1）若前一狀態(tài)為S3式散，且FN= 0011筋遭，則置FN= 0111， FP清零暴拄，手輪信號完成從S3狀態(tài)到S4狀態(tài)的轉(zhuǎn)換漓滔，屬于一個周期的中間過程，手輪刻度未發(fā)生變化乖篷， Q = 0响驴；（2）若前一狀態(tài)為S2，且FP= 0011撕蔼，則置FP= 0111豁鲤， FN清零，手輪信號完成從S2狀態(tài)到S4狀態(tài)的轉(zhuǎn)換钝摧，屬于一個周期的中間過程跟斜，手輪刻度未發(fā)生變化低案， Q = 0；（3）若前一狀態(tài)為S1绪论，此狀態(tài)為無效狀態(tài)辕憋，重置FP= 0001， FN = 0001卷俱， Q = 0寒焚，手輪有干擾信號過來，不記數(shù)百郊。

　　當(dāng)前狀態(tài)為S3時：（1）若前一狀態(tài)為S1鞭玩，且FN= 0001，則置FN= 0011整空， FP清零，手輪信號完成從S1狀態(tài)到S3狀態(tài)的轉(zhuǎn)換聂祈，屬于一個周期的中間過程偶凝，手輪刻度未發(fā)生變化， Q = 0陆爽；（2）若前一狀態(tài)為S4什往，且FP= 0111，則置FP= 1111慌闭， FN清零别威，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驴剔，手輪刻度未發(fā)生變化省古， Q = 0；（3）若前一狀態(tài)為S2丧失，此狀態(tài)為無效狀態(tài)豺妓，重置FP= 0001， FN = 0001布讹， Q = 0琳拭，手輪有干擾信號過來，不記數(shù)描验。

　　2．3延時電路

　　由可逆計數(shù)器工作原理可知白嘁，在計數(shù)之前，要先判別方向帘染，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嘀吨，給出了實現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)圖。

　　因此耕疟，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）

　　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孝揉，確定設(shè)計施釉機器人的原則后摇值，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）垃批，可以確定施釉機器人各部位的結(jié)構(gòu)尺寸茫步；（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枢竟；（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拿豺，再乘以沿y軸移動的距離。

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