基于VPLC532E开放式数控系统在五轴义齿机上的应用

市场应用背景

随着中国口腔医学的进步及人民生活质量和消费水平的提升，人们对医疗技术和服务的期望不断提高，从而推动了对高端优质口腔医疗设备和材料的需求日益增加。

特别是在义齿机市场，增长主要由人口老龄化导致的牙齿脱落、牙科铣床需求的增加、对CAD/CAM牙科铣床的认识的提高，以及牙科疾病案例的激增所推动。

义齿机能够使用玻璃陶瓷、钛柱、蜡、氧化锆、合金和树脂等多种材料，生产出高精度的牙齿修复体。

传统义齿加工方案局限性:

传统义齿加工依赖人工或半自动义齿机，导致生产效率低、产品质量不稳定，且严重依赖技师经验。加工周期长，增加患者等待时间，影响诊所效率。精度不足导致适配问题，影响患者佩戴的舒适度和咀嚼功能。

此外，传统加工方式的材料利用率低，过程中会产生大量的材料浪费。半自动义齿机系统操作繁琐，加工步骤多，增加维护成本，且无法实现远程监控，售后维护成本较高，故障处理不及时。

正运动技术解决方案:

方案采用的是正运动技术开放式数控系统，方案是基于VPLC532E机器视觉运动控制一体机开发，结合四轴、五轴义齿机床，在义齿加工工艺流程中的雕刻、磨削实现高精度控制，保证了义齿的高度符合人体工学、舒适性及耐用性。适用于蜡块、氧化锆、玻璃陶瓷、钛柱等不同材料的加工。

支持速度前瞻和圆弧插补等功能，保证曲面加工时运动轨迹的平滑性，提高工件加工质量。同时允许用户在原有基础上进行二次开发，自行扩展M代码，可用以区分粗切和精切，使加工效率更高。同时，定制化的系统界面使操作更便捷，缩短调试周期。支持连接外网，可通过网线和无线网卡连接外网，方便远程监控和后期维护。

正运动技术为市场上的牙科医疗设备领域提供智能化运动控制解决方案，进一步提升正运动技术在医疗设备市场份额。

01 基于VPLC532E开放式数控系统在五轴义齿机上的应用

正运动五轴义齿机解决方案设计

24DI：接对刀仪、开关信号等

12DO：接电主轴，高速输出口接工业相机的硬触发输入等

EtherCAT接口：可接EtherCAT总线驱动器

6路差分脉冲轴接口：接步进/脉冲驱动器

2路模拟量DA：接变频器

USB3.0接口：接支持USB3.0协议的面阵相机，实现监控功能等

运动控制实现过程

通过解析导入系统的NC文件，根据NC文件中的G代码和M代码等数控相关指令，进行运动。工件曲面加工由系统内设置的平滑参数、插补算法，优化工件表面的加工效果。

系统可支持扩展M代码来实现输出信号的控制，以及使用M代码来区分粗切和精切，提高加工效率。对刀换刀可根据设置的对刀参数，实现分段速度，在快要到达对刀仪和刀库时缓慢运动。可通过主界面的速度倍率滑块，调节加工时的进给速度F的数值。

系统动作流程

▌回零回退

开始时，旋转轴移动至设定的回零点。达到零点后，根据回零回退距离参数调整，确保旋转轴处于水平状态。

▌分中

执行“分中”功能，初步设定系统的工件坐标系。

▌导入NC文件

将含有加工文件的U盘插入控制器。选择目标文件，并点击“导入系统”以加载文件至系统。

▌启动NC文件

点击“启动”，设备根据NC文件指定的刀号执行对刀或换刀。启动主轴和研磨液，根据NC文件中的M指令。按照设定的工件坐标系和G代码进行加工。

▌设定工件坐标系

加工测试方块后，通过“校准件测量”功能测量并计算当前的工件坐标数值。自动保存工件坐标和系统B轴的回退距离。

▌换料坐标

根据设备的实际使用情况设置各轴的换料位置，以便加工完成后方便换料。

方案核心优势

通过可视化界面，设置加工参数，可实现多个自由度上同时运动加工，完成复杂的加工任务，如倾斜、旋转圆盘以进行不同深度倒凹等，显著提高了加工速度和精度，轻松实现铣削大型牙弓修复体和其它全口假体等

减少工具磨损，系统可以动态调整刀具与工件的角度，更有效地使用磨削工具，提高了刀具的使用寿命，同时也减少了刀具更换次数，进一步优化了生产效率

用户可自定义，能根据特定的生产需求进行调整和优化，同时支持在现有设备上进行升级和扩展，以适应新的义齿加工工艺要求

设有USB摄像头，用于远程监控和服务

刀具寿命监控，具有自动换刀，对刀功能

系统架构和算法100%自主研发，有效避免技术封锁，产品供应等“卡脖子”问题

可选配WIFI无线网卡，方便CAM软件与系统无线交互数据及加工文件

解决方案硬件配置

产品类型	产品型号	厂家	数量
机器视觉运动控制一体机	VPLC532E-6-CNC-HAND	正运动	1
纯国产IDE开发环境	RTSys	正运动	1
相机	130W像素	-	1
图像采集系统	-	-	1
伺服驱动器	-	-	5
其他配置	-	-	-

02 开放式数控系统

正运动技术的开放式数控系统专为多轴数控加工应用设计，提供一站式解决方案。

支持高度自定义和灵活配置，使其能够适应各种复杂的数控加工需求，提高了操作效率，还确保了数控加工精度和产品质量。

开放式数控系统拓扑图

▌开放式数控系统核心功能介绍

全自主研发开放式数控系统架构，提供功能丰富五轴数控系统软件，操作简便

系统厂商可以高效在现有架构二次开发打造自定义的风格

高精度五轴联动加工，工件更精密，边缘更圆顺

支持远程可视化管理，远程监控协助生产，维护更及时

全方位保护机制：气压报警、冷却水报警、对刀报警、还刀检测报警、轴报警、刀具寿命报警等

ZHMI界面组态，方便定制个性化界面

适配市场常见的EtherCAT总线、脉冲伺服驱动器

自适应前瞻算法：基于实际加工路径的前瞻的速度控制算法。通过建立数学模型导出衔接进给速度的约束条件，以此实现微小线段之间的进给速度的高速衔接

审核编辑 黄宇