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木工双摆头装置的开放式控制系统的试验研究与开发

作　者: 尚文端
导　师: 张伟
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 材料加工工程
关键词: 双摆角铣头开放式数控系统 ACR控制器
分类号: TS64
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 38次
引　用: 1次
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内容摘要

随着装备制造业的进一步发展,五轴联动加工技术是未来一段时间数控机床的主要发展方向,双摆角铣头在五轴数控机床中是第一关键部件。随着国内木材加工中对复杂曲面的加工需求越来越广泛,木工数控机床正朝着高速度、高精度、五轴控制的方向发展,针对木工机床的双摆角铣头在这方面研究才刚刚开始,可供参考的经验极度缺乏。多轴联动机床离不开数控系统的支持,传统数控系统已不能适应当今装备制造业市场的变化与竞争,也不能满足现代装备制造业向信息化、敏捷模式发展的需要。因此,随着PC技术的快速发展和广泛普及,开放式数控系统技术开始发展,开放式数控系统不依赖特定的硬件平台和操作系统平台,采用模块化和标准化的结构体系,允许用户进行二次开发,是数控技术的研究热点和发展方向。本论文旨在基于开放式数控系统的结构和原理开发双摆角铣头试验平台的控制系统,进行双摆角铣头的性能测试和功能试验,为双摆角铣头的研制开发提供直接的设计数据。通过对双摆角铣头试验平台的控制系统进行开发,对机床数控的基础功能模块,进行开发验证。根据开放式数控系统的模式,对PC机+独立运动控制器的方式,进行实际的开发验证。通过试验平台的搭建,对各部分经行统一调试,积累双摆角铣头和开放式数控系统设计开发经验,为以后进一步改进积累经验和数据,构建了双摆角铣头试验平台的硬件系统,完成了系统软件的总体构成框架,划分了构成开发模型的各个功能模块,确定了各模块的主要功能和接口形式,并在Visual C++6.0环境下开发了双摆角铣头试验平台的专用数控功能模块,能够在今后类似项目的开发中得到继承和应用。设计了友好的人机交互界面,规划和开发了系统的菜单管理、数据流管理、状态诊断、数据通信等管理层模块。对双摆角系统试验平台开放式数控系统的实时性保证,抗干扰进行了研究,并结合本课题实际进行了讨论,为今后类似项目的开发提供了借鉴。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-15
第一章绪论  15-26
  1.1 先进制造技术的发展  15-17
    1.1.1 五轴联动数控机床的发展  15-16
    1.1.2 双摆角铣头技术简介  16-17
    1.1.3 双摆角铣头技术难点  17
  1.2 数控技术  17-20
    1.2.1 数控技术的特点  17-18
    1.2.2 数控系统的发展历程  18
    1.2.3 现有数控系统的不足  18-19
    1.2.4 数控技术的发展趋势  19-20
  1.3 国内外开放式数控系统的研究现状  20-23
    1.3.1 国外开放式数控系统的研究现状  20-22
    1.3.2 国内开放式数控系统的研究现状  22-23
  1.4 课题的意义  23-24
  1.5 本论文研究的主要内容  24-25
  1.6 小结  25-26
第二章开放式数控系统体系结构分析  26-34
  2.1 开放式数控系统技术  26-27
    2.1.1 开放式数控系统概念  26
    2.1.2 开放式数控系统起源与研究目的  26
    2.1.3 开放式数控系统的特点及与传统数控系统的比较  26-27
  2.2 开放式数控系统的发展方向  27-31
    2.2.1 硬件结构的开放性  27-28
    2.2.2 软件结构的开放性  28
    2.2.3 基于PC 的开放式数控系统  28-29
    2.2.4 基于PC 的开放式数控系统的实现形式  29-31
  2.3 实现开放式数控的指导原则  31-33
  2.4 本章小结  33-34
第三章系统硬件结构  34-53
  3.1 系统总体主体构成及主要部件  34-40
    3.1.1 主体框架构成  34-35
    3.1.2 双摆角铣头结构简介  35
    3.1.3 双摆角铣头试验平台各轴构成  35-37
    3.1.4 双摆角铣头工作过程  37-39
    3.1.5 试验平台执行机构总装  39-40
    3.1.6 双摆角铣头试验平台各部分技术参数  40
  3.2 系统的硬件总体结构  40-42
    3.2.1 基于PC 的数控系统硬件总体方案  40-41
    3.2.2 本数控系统的硬件结构  41-42
  3.3 系统硬件方案设计  42-50
    3.3.1 运动控制器选型  42-43
    3.3.2 ACR9000 控制器接口  43-44
    3.3.3 伺服电机和驱动器选型  44-45
    3.3.4 安川伺服驱动器接口  45-47
    3.3.5 系统与伺服连接  47-48
    3.3.6 系统与I/O 连接  48-50
  3.4 系统搭建  50-51
    3.4.1 平台硬件的选用及连接  51
  3.5 本章小结  51-53
第四章系统软件的总体设计与分析  53-75
  4.1 ACR9000 应用初期程序调试开发  53-58
    4.1.1 ACR9000 开发工具  53-54
    4.1.2 使用ACR-VIEW 建立项目  54-57
    4.1.3 ACROBasic  57-58
  4.2 开放式数控系统软件平台的比较  58-61
    4.2.1 DOS  58-59
    4.2.2 专用实时操作系统  59
    4.2.3 Windows 操作系统  59-60
    4.2.4 Windows 平台与开放式CNC  60
    4.2.5 系统编程语言的选择  60-61
  4.3 软件系统的开发  61-64
    4.3.1 系统软件的开发目标  61
    4.3.2 系统的模块性  61-62
    4.3.3 开放式数控系统组件模块划分  62-63
    4.3.4 开放式数控系统组件间数据流的分析  63-64
  4.4 双摆角铣头试验平台软件系统开发  64-73
    4.4.1 双摆角铣头实验平台开放式数控系统软件总体结构  64-66
    4.4.2 上下位机之间进行通讯的通讯驱动程序  66-67
    4.4.3 调用动态链接库和ACR9000 控制器建立通讯的程序设计  67-70
    4.4.4 实时控制部分设计  70-71
    4.4.5 数控系统软件管理部分的设计  71-72
    4.4.6 系统的诊断模块设计  72-73
  4.5 本章小结  73-75
第五章试验平台调试和试运行  75-86
  5.1 系统调试总体内容  75
  5.2 系统电气调试  75-81
    5.2.1 系统调试前各环节的检查校验  75-76
    5.2.2 伺服驱动器的参数调整  76-77
    5.2.3 伺服驱动器的调整与试运行  77-79
    5.2.4 PID 参数调节  79-80
    5.2.5 伺服电机驱动器测试  80-81
  5.3 抗干扰研究  81-84
    5.3.1 系统电磁干扰的预防  81-82
    5.3.2 提高抗干扰的硬件措施  82-84
    5.3.3 提高系统抗干扰能力的软件措施  84
  5.4 本章小结  84-86
第六章结论与展望  86-88
  6.1 结论  86-87
  6.2 展望  87-88
参考文献  88-91
在读期间的学术研究  91-92
致谢  92-93
中文摘要  93-95

木工双摆头装置的开放式控制系统的试验研究与开发

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