多功能桥式复合机的数控系统开发研究

摘要

随着数控技术的飞速发展,石材加工设备的数控化己渐渐成为产品升级的发展趋势。为了提高石材桥式切割机的自动化程度,扩大加工范围,提出以石材桥式切割机为研究对象,开发三轴开放式数控系统。本文结合运动控制卡及PC机,对石材桥式切割机开放式数控系统的相关内容进行了研究。
　　首先研究并提出了基于向量的圆弧插补算法,通过速度和圆弧半径求出相邻两个插补点的角度差,然后通过当前插补点与圆心的一个向量来求出下一个插补点的向量值,最后进行向量差计算,从而得到需要的两个轴方向的速度值,该算法不需要对所处象限进行分析,同时提高了产品加工精度。
　　在现有S型曲线加减速控制方法的研究基础上,提出了一种离散型S曲线加减速控制的新方法,以单位加加速度为基础,根据当前速度和加速度求出下一点加速度与速度,计算加速度、速度和位移更为简单,避免了加工过程中加速度不均匀对机床造成的冲击,提高了机床运动的平稳性和产品加工质量。
　　然后开发了数控桥式切割自动编程模块,用户可以根据需要由AutoCAD软件绘制加工图形截面线,系统软件调入DXF文件,经过DXF文件的特征信息提取后,对其进行自动排序,以及对应的点的划分,然后根据石材锯片切割特点自动生成对应的数控加工路径代码,同时通过OpenGL编程实现三维刀具路径仿真,大大提高编程效率,减少了手工编程的麻烦和错误率。
　　最后对整个数控系统中硬件结构和软件设计进行了研究,包括伺服驱动器接线、参数设定、加工代码的信息提取、实时控制的定时器设定模块、手轮控制模块等,系统软件与伺服驱动器进行串口通讯从而获得伺服电机各项运行指标的监控,实现系统信息的实时检测,通过上述几个模块形成了整个数控系统的基本框架。
　　以工控机为硬件平台,VisualC++6.0为软件开发工具,开发了一套桥式多功能复合机的数控系统软件,并对交流伺服电机进行实际控制,实验结果表明,本文算法保证速度、加速度的连续,提高了系统的柔性。

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第1章 绪 论

1.1数控技术的应用

1.2 国内外石材机械发展趋势

1.3 本文的研究意义和内容安排

第2章 基于向量的圆弧插补和加减速算法研究

2.1 基于向量法的圆弧插补

2.2 离散S型曲线加减速

2.3 圆弧插补的总体过程

2.4 本章小结

第3章 桥式切割自动编程加工

3.1 DXF文件接口

3.2 DXF图形排序

3.3 横截面判断

3.4 截面线的分割

3.5 NC代码生成

3.6 本章小结

第4章 数控系统功能的实现

4.1 NC代码信息提取

4.2 实时控制定时器

4.3 跨段加减速控制

4.4 OpenGL仿真

4.5 数控系统的监控模块

4.6 手轮控制开发

4.7 本章小结

第5章 伺服单元的硬件和软件界面设计

5.1 工控机及伺服驱动器选型

5.2 电机控制整体设计

5.3 系统软件介绍和界面设计

5.4 本章小结

第6章 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

个人简历、在校期间发表的学术论文和科研成果