隨著我國沖壓行業(yè)的發(fā)展，沖壓設(shè)備性能與世界的接軌，沖壓生產(chǎn)自動化程度的進一步提高，對沖壓生產(chǎn)的送料技術(shù)也提出了越來越高的要求，以滿足與沖壓設(shè)備的配套。
1 嵌入式數(shù)控沖床送抖系統(tǒng)
  根據(jù)目前自動送料系統(tǒng)存在的一些不足，提出了一種基于ARM的嵌入式數(shù)控沖床送料系統(tǒng)。從大體上看，嵌入式計算機系統(tǒng)主要有以下優(yōu)點：
  1)專用性。嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用，因此嵌入式CPU大多供特定用戶群設(shè)計的系統(tǒng)中，通常具有低功耗、體積小、集成度高等特點。
  2)實時響應(yīng)。按照嵌入式系統(tǒng)的定義，它用于某種技術(shù)過程的核心處理環(huán)節(jié)，滿足技術(shù)過程的時限要求，自然具有實時處理的特性。
  3)健壯可靠。嵌入式產(chǎn)品的使用人員多為非計算機專業(yè)人士，使用環(huán)境條件較為惡劣，其健壯性及可靠性是該類產(chǎn)品的必備條件。
2 伺服電機的選擇
  系統(tǒng)采用直線電機來驅(qū)動X、y軸進給。在機床進給系統(tǒng)中，采用直線電動機宜接驅(qū)動與原旋轉(zhuǎn)電動機傳動的更大區(qū)別是取消了從電動機到工作臺（拖板）之間的一切機械中間動環(huán)節(jié)，把機床進給傳動鏈的長度縮短為零（這種傳動方式被稱為“零傳動”）。這種“零傳動”方式，帶來了原旋轉(zhuǎn)電動機驅(qū)動方式無法達到的性能指標和優(yōu)點
  1)高速響應(yīng)。由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應(yīng)時間常數(shù)較大的機械傳動件（如絲杠等）．使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能大大提高，反應(yīng)異常靈敏快捷。
  2)高精度。直線驅(qū)動系統(tǒng)取消了由于絲杠等機械機構(gòu)產(chǎn)生的傳動間隙和誤差，減少了插補運動因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機床的定位精度。
  3)高傳動剛度。由于“直接驅(qū)動”避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現(xiàn)象，同時也提高了其傳動剛度。
  4)速度快、加減速過程短。直線電動機用在機床進給驅(qū)動中，要滿足其超高速切削豹更大進給速度（要求達60—100 m/min或更高）是沒有同題的。也由于上述“零傳動”的高速響應(yīng)性，使其加、減速過程大大縮短，可以實現(xiàn)起動時瞬間達到高速，而且高速運行時又能瞬間停止�？色@得較高的加速度，一般可達2一1Og。而滾珠絲杠傳動的更大加速度一般只有0.1一0. 5g。
  5)行程長度不受限制。在導(dǎo)軌上通過串聯(lián)直線電器機，就可以無限延長其行程長度。
  6)運動安靜、噪聲低。由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導(dǎo)軌又可采用滾動導(dǎo)軌或磁墊懸浮導(dǎo)軌（無機械接觸）．其運動時噪聲將大大降低。
  7)效率高。由于無中間傳動環(huán)節(jié)，消除了機械摩擦?xí)r的能量損耗，傳動效率大大提高。
3 系純硬件設(shè)計
  改進后的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖l所示。上位機為PC機，通過串口與下位機ARM通信，下位機控制觸摸屏和直線電機。

  控制部分采用低成本、高性能、低功耗的微處理器S3C2410為核心控制器。它是一款32位RISC架構(gòu)的低成本、高性能、低功耗徽處理器，主頻為200MHz，內(nèi)含1個LCD控制器（支持STN和’rFT帶有觸摸屏的液晶顯示器）、SDRAM控制器、3個通道的ART、4個通道的DMA、4個具有PWM功能的計時器和1個內(nèi)部時鐘、8通道的10位ADC、觸摸屏接口等。S3C24J O商集成度簡化了應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計，提高了應(yīng)用系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性。操作部分以觸摸屏為操作單元，人機交互直觀方便、界面友好、操作簡單，實現(xiàn)送料自動、手動、啟動、停止等操作以及一些系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置。運動部分X、y軸均選用Kollmorgen公司DDL系列無鐵芯式的直線伺服電機，電機的定子采用U型結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子采用無鐵芯式設(shè)計。直線電機結(jié)構(gòu)簡單，工作安全可靠，同時省去了中間機械環(huán)節(jié)，定位精度比較高，位置檢測元件選用光柵尺，檢測精度較高。整個系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，大大提高了系統(tǒng)精度。
4 系統(tǒng)軟件設(shè)計
  系統(tǒng)軟件主要包括上位機軟件和下位機軟件兩部分，如圖2所示。上位機軟件主要負責(zé)NC代碼生成、翻譯以及與下位機和其它PC機通信；下位機軟件主要包括5大模塊：基本控制模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、運動控制模塊、人機交互模塊及事務(wù)處理模塊”1。
  整個軟件系統(tǒng)中，下位機軟件為整個系統(tǒng)核心。我們選擇選用源碼公開、可移植性好、簡單易學(xué)的Linux實時操作系統(tǒng)作為軟件運行環(huán)境，由它來完成對5大任務(wù)模塊的管理調(diào)度，結(jié)合系統(tǒng)的硬件設(shè)備實現(xiàn)送料系統(tǒng)的各項功能。基本控制模塊管理系統(tǒng)的一些基本操作，包括設(shè)備驅(qū)動程序的管理、系統(tǒng)硬件初始化設(shè)置的管理等；數(shù)據(jù)通信模塊負責(zé)數(shù)據(jù)的接收以及適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理；運動控制模塊包括插補運算、電機的加減速控制與位置控制，是系統(tǒng)控制的核心；人機交互模塊包括液晶顯示和觸摸屏輸人等，本文界面設(shè)計使用基于Qt的嵌入式圖形庫開發(fā)工具Qt/Embedded．它是用戶應(yīng)用程序和內(nèi)核之間的一個圖形庫框架；為了保證系統(tǒng)的完整性，設(shè)置事務(wù)處理模塊來管理報警以及一些異常事務(wù)。

  5大模塊之間的通信與調(diào)度均在操作系統(tǒng)的管理下完成。系統(tǒng)中規(guī)定每個模塊為一個具體的任務(wù)，即通常所說的線程方式或進程方式。嵌入式操作系統(tǒng)的作用就是決定在特定的某一時刻系統(tǒng)應(yīng)該運行哪一個進程。一般系統(tǒng)中的進程有3種狀態(tài)：運行狀態(tài)(Running)、就緒狀態(tài)(Ready)及等待狀態(tài)(Waitting)，這些狀態(tài)之間的切換是通過操作系統(tǒng)提供的消息機制諸如郵箱、信號量、消息隊列等來完成，模塊之間并無其它耦合。如果系統(tǒng)功能需增減，只要在相應(yīng)的任務(wù)中進行模塊的添加與刪除，便可實現(xiàn)系統(tǒng)多功能和多樣化，從而使系統(tǒng)具有開放性和可擴充性。
  從控制器和伺服驅(qū)動兩個方讖分析了現(xiàn)有數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床送料系統(tǒng)的現(xiàn)狀，并根據(jù)這些送料系統(tǒng)的不足，提出了一種額的幕于ARM的嵌入式系統(tǒng)方案，采用直線電機作為X、y軸控制電機，節(jié)約了人力資源，節(jié)約了原材料，可靠性得到改善，控制精度和現(xiàn)代化程度得到大大提高。