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【摘要】现代工业生产离不开自动化技术，自动化技术提升了现代工业的生产效率。作为工业自动化技术中的一种，电子凸轮技术的出现和发展进一步为提高现代工业生产效率提供了必要的技术支持。电子凸轮技术是用电脑程序控制模拟机械凸轮的自动化驱动系统，其具有机械凸轮不可比拟的安全、精确等特征，大大提高了工业生产自动化程度。本文结合电子凸轮技术的概念、设计和优势，从自动化驱动系统角度分析研究电子凸轮技术在工业生产线中的具体应用。
【关键词】自动化驱动系统；生产线；电子凸轮
现代工业生产过程中，在电子凸轮技术出现之前，机械凸轮是仅有的能够实现自由运动的技术设备。但由于机械凸轮自身材料和特性的限制，如触点易坏、功能固定、维修周期长和难以改变等，降低了工业自动化的可靠性和工作效率。随着现代信息技术的发展，一种非线性自动化驱动系统即数字伺服技术应用诞生了。在同数字伺服技术相结合的过程中，机械凸轮逐渐转变为电子凸轮，也就是一种能够被电脑程序控制的可以模拟机械凸轮运动的自动化元件。电子凸轮克服了机械凸轮的种种弊端，大大提升了工业生产线的生产效率安全稳定性。
一、概述电子凸轮
随着数字伺服技术的发展，模拟机械凸轮运动的电子凸轮技术也逐渐发展起来。和传统机械凸轮技术相比，电子凸轮更具柔性、精确度可靠性更高，修改更简洁，维修更方便等特征。电子凸轮的应用大大提高了工业生产线的生产效率和安全性。
（一）电子凸轮的概念
电子凸轮是指利用数字伺服技术模拟机械凸轮运动的运动过程。电子凸轮系统主要由伺服电机、D/A转换器、计算机和轴位置编码器四部分组成。电子凸轮的机械功能主要由伺服电机做功来完成。
（二）电子凸轮的工作原理
电子凸轮的工作原理即实现凸轮功能产生凸轮位移的工作原理是：1.产生位移信号。当收到相关轴位置编码器的电子脉冲时，对应该电子脉冲信号，计算机会从储存在本身存储器PROM的凸轮轮廓表中选取出一个相关的位移信号。2.位移信号转换成驱动信号。凸轮位移信号产生以后，通过数字传输计算机将其传输至D/A转换器，转换成可控制伺服电机（马达）的产生位移的驱动信号。3.完成位移指令。在驱动信号的控制下，伺服电机（马达）产生一次位移。4.重复执行位移动作。在完成一次位移动作后，由计算机检测相关轴位置编码器所产生的代表需要位移的电子脉冲信号。当收到下一个电子脉冲时，计算机、伺服电机和D/A转换器重复前三步动作，完成下一个位移。直到取值到达凸轮轮廓表格的最末一位时，计算机将重新从第一位数值开始，重复完成位移动作，模拟机械凸轮运动。
（三）电子凸轮的工作优势
1.和传统机械凸轮相比较，电子凸轮的最大优势在于容易改变。电子凸轮是在非线性驱动程序数字伺服技术上发展起来的，在电脑程序控制下发生的凸轮位移运动。所以当需要位移动作发生变化时，仅仅在伺服电机的微处理上进行相应的数值调整设定即可。2.因为采用数字自动化技术，所以电子凸轮还具有输出动作的重复精度比较高，安全可靠性强的优势。
二、电子凸轮在生产线自动化驱动中的应用实例
电子凸轮技术的出现和发展，使得工业生产商开始考虑用这种新的工作介质和工作原理来代替传统机械凸轮，实现动力和位移更方便更快捷的转换。电子凸轮具有磨损度小、精准度高等特点，特别合适应用于重复定位和柔性调节的工业生产线中。根据电子凸轮的工作过程，从控制电子凸轮的程序所在位置不同，可将生产线自动化驱动中常见的电子凸轮分为以下几种类型：
（一）计算器中的电子凸轮
电子凸轮在工业应用中，必须通过存储于计算机数据库的凸轮轮廓表格将轴位置编码器的电子脉冲转化为相对应的位移指令，才能使伺电马达发生位移。而对于生产线自动化驱动的现代工业应用而言，大多动作执行都在需要数据库内的示教功能，也就是说只有当计算机存储有足够多的凸轮轮廓表格数据时，计算机才会有足够的时间、能力去计算和转换轴位置编码器的电子脉冲，从而转化将其转化为可识别可执行的位移指令。在计算机存存储器上做文章，建立、扩建和修改凸轮轮廓表格的电子凸轮系统是计算机中的电子凸轮。
（二）D/A转换器中的电子凸轮
D/A轉换器中电子凸轮也叫做控制过程中的电子凸轮，这里的D/A转换器所要转化的是实实在在的运动命令，是将计算机的位移命令转化成为伺服马达的驱动命令。在这个过程中，D/A转换器需要通过一定程序计算，把位移信号转化为驱动信号。在电子凸轮系统中，如果是依靠改变这个计算程序中的输入值而改变电子凸轮的运动方式，此系统即为D/A转换器中的电子凸轮。在这个计算程序编写中，D/A转换器必须要解决前向和反向运动学问题。电子凸轮的计算方法需要在凸轮进行反转运动程序之前就设定好。D/A转换器给出的能够连续运动的编程顺序如下：1.根据笛卡尔空间原理事先定义好凸轮的位移曲线，例如修改梯形。2.根据事先定好的运动总距离，计算和调节需要的运动时间。3.设定单位时间的运动距离。4.计算伺服马达停止工作时所停留的每一处位置，以坐标方式标注出来。5.利用反向运动学方法计算伺电马达运动时的每一个转角角度。6.设置计算绝对位置或是可能位置的程序。7.将计算结果传输至伺服驱动器。
D/A转换器中电子凸轮程序组设置中，第5个步骤“利用反向运动原理计算计算马达运动时的转角角度”对于计算机来说是一个大的考验，因为时间变化没有规律可循，取样需要耗费大量时间。但是计算这个转角角度又十分必要，因为连接点空间的线形插值都要在这个角度上体现，而这些插值又是由运动驱动伺服电机完成的。所以说用这种方法，尽管会使取样时间有所延长，但是却能减少可能性数据，使驱动路径更为准确，可靠性提高。
（三）伺服电机中的电子凸轮
伺服电机是一个智能型的部件，就像一个微型处理器那样，应该由中央处理器和存储器两部分组成。伺服电机中的电子凸轮系统是将每一个执行部分即运动轴的行程和运动时间固定，但是轴的运动曲线做缺省设置，也可以在伺服电机的存储器中做几个预选的运动曲线供选择。用户通过自己定义或选择运动曲线，设定常速、加速或减速漠视来达到控制轴运动轨迹的目的。因为伺服电机中的电子凸操作简单方便，目前大部分生产线自动化驱动系统中使用的就是这种电子凸轮系统。但因为最终执行命令的轴的运动特性还是由轴本身来决定的，所以这种电子凸轮的控制方法控制点位是可行的，控制轴的连续运动效果则不及第2种D/A转换器中的电子凸轮系统。
总之，现代工业的发展必须依靠自动化和智能化，作为提高生产线自动化驱动系统中的一种，电子凸轮的发展也为现代工业的发展带来了强大动力。电子凸轮依靠伺服数字技术模拟机械凸轮运动，继承凸轮机构实现任意运动的长处，发挥电子计算机自动化智能化的重复精准度和多功能柔性化特征。目前，主要应用在现代工业的电子凸轮有三种，分别是计算机中的电子凸轮、D/A转换器中的电子凸轮和伺服电机中的电子凸轮。
参考文献
[1]赵越锦.基于台达运动控制型PLC电子凸轮功能的高速绕线机[J].伺服控制，2008（10）
[2]刘茂银，梅碧舟.压力机控制系统中PLC 的应用及设计[J].锻压装备与制造技术，2007（3）
[3]董伟良.凸轮的变异研究和电子凸轮的发展[J].上海应用技术学院学报，2004（9）
【关键词】自动化驱动系统；生产线；电子凸轮
现代工业生产过程中，在电子凸轮技术出现之前，机械凸轮是仅有的能够实现自由运动的技术设备。但由于机械凸轮自身材料和特性的限制，如触点易坏、功能固定、维修周期长和难以改变等，降低了工业自动化的可靠性和工作效率。随着现代信息技术的发展，一种非线性自动化驱动系统即数字伺服技术应用诞生了。在同数字伺服技术相结合的过程中，机械凸轮逐渐转变为电子凸轮，也就是一种能够被电脑程序控制的可以模拟机械凸轮运动的自动化元件。电子凸轮克服了机械凸轮的种种弊端，大大提升了工业生产线的生产效率安全稳定性。
一、概述电子凸轮
随着数字伺服技术的发展，模拟机械凸轮运动的电子凸轮技术也逐渐发展起来。和传统机械凸轮技术相比，电子凸轮更具柔性、精确度可靠性更高，修改更简洁，维修更方便等特征。电子凸轮的应用大大提高了工业生产线的生产效率和安全性。
（一）电子凸轮的概念
电子凸轮是指利用数字伺服技术模拟机械凸轮运动的运动过程。电子凸轮系统主要由伺服电机、D/A转换器、计算机和轴位置编码器四部分组成。电子凸轮的机械功能主要由伺服电机做功来完成。
（二）电子凸轮的工作原理
电子凸轮的工作原理即实现凸轮功能产生凸轮位移的工作原理是：1.产生位移信号。当收到相关轴位置编码器的电子脉冲时，对应该电子脉冲信号，计算机会从储存在本身存储器PROM的凸轮轮廓表中选取出一个相关的位移信号。2.位移信号转换成驱动信号。凸轮位移信号产生以后，通过数字传输计算机将其传输至D/A转换器，转换成可控制伺服电机（马达）的产生位移的驱动信号。3.完成位移指令。在驱动信号的控制下，伺服电机（马达）产生一次位移。4.重复执行位移动作。在完成一次位移动作后，由计算机检测相关轴位置编码器所产生的代表需要位移的电子脉冲信号。当收到下一个电子脉冲时，计算机、伺服电机和D/A转换器重复前三步动作，完成下一个位移。直到取值到达凸轮轮廓表格的最末一位时，计算机将重新从第一位数值开始，重复完成位移动作，模拟机械凸轮运动。
（三）电子凸轮的工作优势
1.和传统机械凸轮相比较，电子凸轮的最大优势在于容易改变。电子凸轮是在非线性驱动程序数字伺服技术上发展起来的，在电脑程序控制下发生的凸轮位移运动。所以当需要位移动作发生变化时，仅仅在伺服电机的微处理上进行相应的数值调整设定即可。2.因为采用数字自动化技术，所以电子凸轮还具有输出动作的重复精度比较高，安全可靠性强的优势。
二、电子凸轮在生产线自动化驱动中的应用实例
电子凸轮技术的出现和发展，使得工业生产商开始考虑用这种新的工作介质和工作原理来代替传统机械凸轮，实现动力和位移更方便更快捷的转换。电子凸轮具有磨损度小、精准度高等特点，特别合适应用于重复定位和柔性调节的工业生产线中。根据电子凸轮的工作过程，从控制电子凸轮的程序所在位置不同，可将生产线自动化驱动中常见的电子凸轮分为以下几种类型：
（一）计算器中的电子凸轮
电子凸轮在工业应用中，必须通过存储于计算机数据库的凸轮轮廓表格将轴位置编码器的电子脉冲转化为相对应的位移指令，才能使伺电马达发生位移。而对于生产线自动化驱动的现代工业应用而言，大多动作执行都在需要数据库内的示教功能，也就是说只有当计算机存储有足够多的凸轮轮廓表格数据时，计算机才会有足够的时间、能力去计算和转换轴位置编码器的电子脉冲，从而转化将其转化为可识别可执行的位移指令。在计算机存存储器上做文章，建立、扩建和修改凸轮轮廓表格的电子凸轮系统是计算机中的电子凸轮。
（二）D/A转换器中的电子凸轮
D/A轉换器中电子凸轮也叫做控制过程中的电子凸轮，这里的D/A转换器所要转化的是实实在在的运动命令，是将计算机的位移命令转化成为伺服马达的驱动命令。在这个过程中，D/A转换器需要通过一定程序计算，把位移信号转化为驱动信号。在电子凸轮系统中，如果是依靠改变这个计算程序中的输入值而改变电子凸轮的运动方式，此系统即为D/A转换器中的电子凸轮。在这个计算程序编写中，D/A转换器必须要解决前向和反向运动学问题。电子凸轮的计算方法需要在凸轮进行反转运动程序之前就设定好。D/A转换器给出的能够连续运动的编程顺序如下：1.根据笛卡尔空间原理事先定义好凸轮的位移曲线，例如修改梯形。2.根据事先定好的运动总距离，计算和调节需要的运动时间。3.设定单位时间的运动距离。4.计算伺服马达停止工作时所停留的每一处位置，以坐标方式标注出来。5.利用反向运动学方法计算伺电马达运动时的每一个转角角度。6.设置计算绝对位置或是可能位置的程序。7.将计算结果传输至伺服驱动器。
D/A转换器中电子凸轮程序组设置中，第5个步骤“利用反向运动原理计算计算马达运动时的转角角度”对于计算机来说是一个大的考验，因为时间变化没有规律可循，取样需要耗费大量时间。但是计算这个转角角度又十分必要，因为连接点空间的线形插值都要在这个角度上体现，而这些插值又是由运动驱动伺服电机完成的。所以说用这种方法，尽管会使取样时间有所延长，但是却能减少可能性数据，使驱动路径更为准确，可靠性提高。
（三）伺服电机中的电子凸轮
伺服电机是一个智能型的部件，就像一个微型处理器那样，应该由中央处理器和存储器两部分组成。伺服电机中的电子凸轮系统是将每一个执行部分即运动轴的行程和运动时间固定，但是轴的运动曲线做缺省设置，也可以在伺服电机的存储器中做几个预选的运动曲线供选择。用户通过自己定义或选择运动曲线，设定常速、加速或减速漠视来达到控制轴运动轨迹的目的。因为伺服电机中的电子凸操作简单方便，目前大部分生产线自动化驱动系统中使用的就是这种电子凸轮系统。但因为最终执行命令的轴的运动特性还是由轴本身来决定的，所以这种电子凸轮的控制方法控制点位是可行的，控制轴的连续运动效果则不及第2种D/A转换器中的电子凸轮系统。
总之，现代工业的发展必须依靠自动化和智能化，作为提高生产线自动化驱动系统中的一种，电子凸轮的发展也为现代工业的发展带来了强大动力。电子凸轮依靠伺服数字技术模拟机械凸轮运动，继承凸轮机构实现任意运动的长处，发挥电子计算机自动化智能化的重复精准度和多功能柔性化特征。目前，主要应用在现代工业的电子凸轮有三种，分别是计算机中的电子凸轮、D/A转换器中的电子凸轮和伺服电机中的电子凸轮。
参考文献
[1]赵越锦.基于台达运动控制型PLC电子凸轮功能的高速绕线机[J].伺服控制，2008（10）
[2]刘茂银，梅碧舟.压力机控制系统中PLC 的应用及设计[J].锻压装备与制造技术，2007（3）
[3]董伟良.凸轮的变异研究和电子凸轮的发展[J].上海应用技术学院学报，2004（9）