水刀化控制技术是用各种信息对机械运动和工作过程进行控制的技术。目前自动化控制并不局限于某个系统，很具有普适性。水切割的自动化控制就属于此技术范畴，数控超高压水切割机是20世纪90年代在中国开始发展的一种高性能切割设备，原理是利用超高压水通过计算机的实时自动控制切割任意材料的任意图形。水切割自动化控制技术主要包括信息处理和机床控制2部分。

    在水切割的自动控制中，信息处理贯穿了全过程，它是自动控制技术中最关键的部分。信息处理包括图形信息的采集、加工和传输3个部分。超高压水切割数控机床的信息处理系统：

    1．信息的采集

    图形信息的采集是CAD/CAM的关键技术，超高压水切割机床的加工对象是任何平面材料的任何图形。在超高压水切割机床中信息采集有4部分：即图形信息采集、材料性能及相关加工信息采集、状态信息采集、实时位置信息采集。

    第一部分为待加工图形的信息采集，理论上任何平面图形都可以通过AUTOCAD的绘图功能来绘制，或者通过AUT()CAD插入扫描仪扫描的图像、数码相机拍摄的图片等，再描绘图形并保存为DXF文件后，最后进行数据处理生成水切割机床的控制系统可以识别的程序代码。

    第二部分是被切割材料的物理性能、加工速度、钻孔延时、加工自动计时等信息的采集。

    第三部分为状态信息采集，主要对超高压系统的压力、电压、电流以及水切割机床的压、限位等信息的采集。

  第四部分实时信息采集与驱动控制技术密不可分，实时信息的采集保证了自动控制运动轨迹的准确性。

  2．信息的加工

  信息的加工就是对采集的信息进行处理，包括进刀点处理、排料、移刀路径、定义加工速度和钻孔延时以及生成机床系统能够识别的加工G代码等。在这当中应注意移刀路径和进刀点定义的灵活性，避免困已加工结束的工件跷起而导致和运动中的刀头相碰撞。要充分发挥编程人员在加工不同材料时编辑移刀路径的经验。

  机床代码生成模块设计流程图：

  3．信息的传输

  指将G代码通过机床控制部分传递给执行元件执行，还包括从计算机传输到机床控制系统。由于计算机技术的不断发展，代码的传输可采用计算机的串口传输、网络传输以及优盘复制传输等多种方式。

    自动控制系统中，应以工控系统为中心，读取并处理运动G代码，对机床各动作部件进行统一控制，对运动过程的各项参数进行实时采集，以便对机床进行有效的安全控制。

    在系统的1/0控制中，采用了带光隔的16进16出的1/0控制器，实现了对泵、电机、高压阀、砂阀的开关自动控制和机床的限位实时监控。该控制器可直驱动20mA的继电器．在此基础上以最简单的控制方式对机床的动作进行开关控制，在应用过程中值得注意的是，如果继电器的线圈电源极性接反，将导致防反势电压的二极管直接导通，烧坏了1/0控制器中的ULN2004信号放大管。继电器的选型要注意电流不要起过1/0控制器的电流负载，否则也容易损坏ULN2004。

    在数据采集中，主要采用A/D转换，应用在对压力主机高压采集，对压力状态实时监视时，采样频率为100kHz，采样信号范围为o-5v由于压力传感器的输出信号范围为0- 5mV，因此需要对采样信号进行放大。采用单电压隔离放大模块，最大放大倍数为2000倍，对采样信号进行10000倍的放大，以达到采样信号输入要求。在采样线路安装过程中，对信号线路进行了良好的屏蔽，但在采样过程中信号波动仍然大。在对采样数据进行软件滤波后，达到了预期的数据要求。

    在整个控制系统中，电机动作的准确性占有及其重要的位置，而电机的动作是由电机驱动器控制的，其方式目前大致可分为步进和伺服控制。步进控制讲的通俗一点为：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进角）。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调速转子转动的角度。伺服控制电机的精度决定于编码器的精度（线数）。

    首先，阐述在对X、y平台控制过程中所遇到的问题以及解决方法。在系统建立初始阶段，采用的是以步进电机为运动主体的开环系统。因为是开环系统，所以掉步是在所难免的问题，但是更严重的问题是在实际应用过程中出现了低速共振，加速过程掉步严重。如果加速时间过短，电机启动力矩不够，易造成机床由于控制系统使精度误差过大，影响了加工精度。由于以上原因，开始转向数字伺服系统工程的配套。在伺服系统的应用过程中，机床得到了良好的加速性能，脉冲损失率更低。采用的伺服电机和带增量式编码器，是一个半闭环系统，虽然在应用过程中还是存在轻微掉步，但在步进电机的应用中遇到的问题已得到了良好的解决，实际精度检测已达到要求。

  本控制系统的核心主要在X、y轴的电机插补控制。首先对G代码数据进行实时处理，并以串行的方式传给插初函数，并同时向运动控制器发出插初命令，运动控制器按G代码行号顺序的进行插初，并向伺服（步进）驱动器发出脉冲信号，以达到控制X、Y平台联动的目的。控制。

  在控制过程中，采用脉冲加方向的信号控制方式，运动模式为位置模式，其速度曲线（梯形包络线）。

    它的加减速值相等。该梯形的面积就是电机转动的距离。由于伺服（步进）电机所带负载有一定的机械惯性质量，速度不可能立刻达到设定值，所以应有加减速阶段。实际上我们只要向插初函数发出距离、速度和加速度，运动控制器就能自动完成梯形包络线运动，并向驱动器发出脉冲信号。

    下面以软件NEWCAM为例，来介绍信息处理的流程。NEWCAM软件主要由3部分组成，即群组编辑、排版、切割路径，另有自动排版为选配功能。NEWCAM软件将信息处理的前几个流程整合到一起，便于处理的快速和准确。

  1．群组编辑（绘图）

    在AUTOCAD中绘制想要切割的图形，再以DXF'文档形式存储，利用NEWCAM的导入功能导人DXF文档。在NEWCAM软件中自带绘图功能（群组编辑）。

  2．排版

  图形绘制好后，可以直接从群组展示区内调用想要的图形。我们以自动排版为例，它可以在放置选择图形时输入图形的数量和图形在群组中的名称，并设定排版材料大小，以及排版的间隙、基准点等信息，软件就可以自动以设定的参数自动排版。排版后同样可以将排版后的图形以巨集的方式存储，功能类同群组展示区，不过巨集是排版和切割路径共同使用的部分。

  3切割路径

  读入自动排版后的文件，软件可以自动或手动产生切割路径，如果自动产生切割路径后不满意可以手动修正。路径产生后设定材料和材料的厚度以及机床后处理文件，生成G代码即可。水刀后可采用软件自动代码回转功能检查路径是否正确。