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基于智能网络控制器的通用运动平台软件的研究

作　者: 宋海生
导　师: 胡泓；秦志强
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 数控系统 插补技术 G代码解释
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 35次
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内容摘要


数控系统的开放性是当今数控系统发展的主流,开放式数控系统研究的目的是开发一种模块化的、可重构的、可扩充的控制系统的结构,以增强数控系统的柔性,在体系结构上给用户二次开发留有更多的余地,从而可以快速的响应新的加工需求。开放式数控系统是一种先进的计算机数控体系结构,具有扩展性好、开发和维护方便、运行稳定性高、能灵活适应不同需要等特点,是未来数控技术的主要发展趋势。随着现代计算机技术、微电子技术和现代控制技术的不断发展,开放式数控系统如何有效地利用这些先进的技术,多快好省地进行控制系统的开发就显得十分的必要。本文将围绕着开放式CNC系统设计中的相关技术,从开放式的体系结构分析系统软件的建模与开发、运动控制中插补技术等方面进行了系统研究,实现了用于开放式三自由度数控铣床的计算机控制系统。该系统采用了瑞士一家公司生产的智能控制卡IDM240,组成了以通用PC机为上位机、板载DSP的运动控制卡为下位机的主从式开放数控系统。被控对象是一个三轴数控铣床工作平台,由三套伺服电机构成的闭环伺服系统。本次设计的上位PC机软件模块利用Windows环境下的Labwindows编程开发工具制作模块化的人机交互控制界面,并采用DEELX正则表达式完成原始NC数控代码编译模块的开发,以实现上位机的数控代码编译、刀具半径补偿、系统参数设置、手动自动操作等功能;通过串口通道将上位机的工作指令传入下位机DSP控制器中,并充分发挥DSP处理器浮点运算的高速度、高精度等特点,完成运动控制中的实时直线和圆弧数值插补、运动加减速控制等内容。在整个设计过程中,研究和开发开放式数控系统的软件体系结构和开发方法是本文的重要目的。在软件结构上,基于面向对象的思想,采用中断机制的控制策略与模块化的设计方法,系统的各功能的控制实现分别放置在相对独立的模块中,任意软件功能变化都不会影响到其他模块的运作,通过提供各个模块的相应接口,使之能适应不同用户的要求及应用于不同类型的数控机床上。系统的研究了数控技术中的关键技术,如数控插补技术、G代码解释技术等。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 开放式数控系统研究背景  9-12
  1.2 基于智能网络控制器的数控系统的研究现状  12-14
    1.2.1 国外研究现状  12-13
    1.2.2 国内研究现状  13-14
  1.3 论文主要研究内容  14
  1.4 论文结构  14-16
第2章 开放式数控铣床系统的总体设计  16-26
  2.1 CNC 装置的组成  16-17
  2.2 CNC 装置的功能  17-18
  2.3 CNC 装置的硬件结构  18-22
    2.3.1 简介  18-19
    2.3.2 IDM240 运动控制卡简介  19
    2.3.3 运动平台简介  19-20
    2.3.4 交流伺服系统  20-21
    2.3.5 主轴电机  21-22
  2.4 CNC 装置的软件结构  22-24
    2.4.1 多任务并行处理  22-23
    2.4.2 实时中断处理  23-24
  2.5 CNC 装置的数据预处理  24-25
    2.5.1 NC 代码的输入  24
    2.5.2 译码  24-25
    2.5.3 刀具补偿  25
    2.5.4 程序编程格式的转换  25
  2.6 本章小结  25-26
第3章 数控系统软件的框架结构设计  26-31
  3.1 软件的基本模块  26
  3.2 人机交互界面模块  26-30
    3.2.1 软件界面设计  27-28
    3.2.2 软件界面按钮功能介绍  28-30
  3.3 本章小结  30-31
第4章 数控系统子模块设计与分析  31-53
  4.1 零件代码解释模块的设计  31-40
    4.1.1 正则表达式简介  31-32
    4.1.2 NC 代码介绍  32-33
    4.1.3 编译器需求分析与功能设计  33-35
    4.1.4 词法分析  35-36
    4.1.5 语法分析  36-40
  4.2 加工模块的设计  40-49
    4.2.1 多线程技术在系统中的应用  41
    4.2.2 数字积分器简介  41-43
    4.2.3 数字积分法直线插补  43-45
    4.2.4 改进的数字积分直线插补  45-46
    4.2.5 数字积分法圆弧插补  46-49
  4.3 刀具半径补偿模块的设计  49-52
    4.3.1 基本概念  49-50
    4.3.2 刀具半径补偿的步骤  50-51
    4.3.3 C 功能刀具半径补偿  51-52
  4.4 本章小结  52-53
第5章 系统验证与测试  53-58
  5.1 软件测试的基本理论  53-54
    5.1.1 软件测试基本概念  53
    5.1.2 软件测试的基本方法  53-54
  5.2 数控系统软件测试  54-57
  5.3 本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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