2017年第2期
LDesign and Research设计与研究
基于EtherCAT网络的金刚线多线切割机双主轴同步控制
祝磊王志辉聂俊杰
（武汉理工大学机电工程学院，湖北武汉430070）
摘要：介绍了双主轴金刚线多线切割机的总体结构和工作原理。多轴同步控制是金刚线多线切割机控制
系统的关键，而两个加工辑辊同步是多轴同步的关键。为提高同步性能，提出了基于EtherCAT网络的多轴同步控制策略。针对两个加工辑的控制要求，设计了模糊自适应PID控制器。实验证明了该控制系统不仅同步性好，而且具有很好的动态性和稳定性。该系统切割线速度达到20m/s，与之前13m/s相比显著提高了效率。
关键词：金刚石线；多线切割；EtherCAT：同步控制；模糊自适应PID
中图分类号：TP29
文献标识码：A
DOI:10.19287/j.cnki.10052402.2017.02.013
Double spindle synchronization control for diamond wire multi-wire sawbased on EtherCAT
ZHU Lei,WANG Zhihui,NIE Junjie
(School of Mechanical and Electronic Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, CHN)
Abstract: The overall structure and working principle of double spindle diamond wire multi wire saw is intro-
duced. Multi axis synchronous control is the key to the diamond wire multi wire saw control system, and the double spindle synchronous control is the key to the multi axis synchronous control. To improve the synchronization performance, a multi axis synchronization control strategy based on EtherCAT net-work is proposed. A fuzzy self adaptive PID controller is designed based on the requirements of the double spindle, Experiments show that this control system provides not only the high synchronization precision, but also good dynamic and stability. The cutting line speed of the system reaches 2Om/s, and the efficiency of the system is significantly improved compared with the prior 13m/s.
Keywords; diamond wire; multi wire saw; EtherCAT; synchronous control; fuzzy self adaptive PID
多线切割是通过一根钢丝线的高速往复运动把磨料带人硅棒进行切片加工，将待切割硅棒一次性同时切割成数百或数千片薄片的新型方法1)。目前，硅晶片一般采用多线切割机以砂浆切割工艺进行加工，但这种方法生产效率不高，能耗大，同时由于砂浆粘度高导致切屑分离困难造成对环境的污染。为避免这些缺点，近年来出现了另外一种切割工艺一一金刚线多线切割工艺[2]。
多线切割机多轴同步控制是决定加工质量的关键[6］张水宏，胡德金，张凯，等.基于灰度矩的CCD图像亚像素
边缘检测算法研究[J].光学技术，2004，30（6）：693-695.
[7] Canny J. A computational approach to edge detection[J]. Readings in
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[8]张飞.相机标定方法综述[C].2011年全国通信安全学术会议论文集，2011.
制造技术点机床万方数据
技术，而多线切割机两个加工辊之间的同步是多轴同步的关键。目前，多数多线切割机两个加工辊通过同步带由一台主电动机带动来保证同步，但这种方法切割速度低，生产效率低。为避免出现这些不足，出现了通过两台电动机分别带动两个加工辑的新型结构，这种方法极大提高了多线切割机的生产效率，但对多轴同步控制提出了更高要求。它不仅要求两台加工辑电动机速度同步，而且要求它们出力均匀。EtherCAT中分布式时钟的运用，使得各从站节点设备可以达到小
第一作者：王飞虎，男，1992年生，硕士研究生，主要研究方向为逆向工程。
(编辑汪艺)（收稿日期：2016-07-12）
文章编号：170217
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