基于WINCE嵌入式平台的线切割运动系统

摘要

随着嵌入式技术的飞快发展，工业生产对智能化和高效化的要求不断提高，嵌入式系统在工业生产中占据的份额节节攀升，尤其在数控机床领域尤为明显。本文在原有嵌入式电火花线切割加工数控编程系统的研究上，提出了硬件以“ARM+DSP+变频器”为平台，软件以Windows CE为操作系统的电火花线切割运动系统。通过对硬件平台的整体框架搭建和控制软件模块化设计，实现了“编程+控制”的完美结合，搭载出基于WINCE嵌入式线切割数控系统。
　　本文在结合编程系统的功能下，分析了线切割数控系统的控制功能需求，提出了以ARM为主控制系统，DSP为运动控制系统，变频器为辅助控制系统的硬件设计布局。通过对各控制系统的功能介绍和接口设计，实现硬件整体框架的搭载。ARM采用以S3C2440为核心芯片的ARM开发板，负责GUI界面开发和嵌入式编程模块的硬件支撑;DSP采用PCL6045B专用运动芯片，负责X/Y轴的驱动控制;变频器采用鑫弘宇线切割专用变频器XINHY-BZ型，负责走丝系统的控制。该数控系统一方面能实现较丰富的运动控制功能，另一方面系统元器件较少、集成度高、设备可靠性好、软件移植性高。
　　在软件上为保障编程系统和控制系统的完美对接，沿用了Windows CE6.0操作系统。通过对Windows CE6.0操作系统编程环境和开发环境的搭建，给软件设计提供开发环境。针对电火花线切割控制功能需求，在软件上采用了模块化设计，6个功能需求包括数控代码导入和检查;代码图形转换;数控代码编译;X/Y轴的点动、定位和回零;加工参数的设定和加工状态显示;异常状态的报警和中断处理。在软硬件平台设计完成后，搭建了小型运动平台，展开了可行性验证。最后对本课题进行了相应的总结和展望，提出了一些有待解决的问题和建议。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 数控技术研究现状

1．3 电火花线切割加工技术研究现状

1．4 嵌入式技术研究现状

1．4．1 嵌入式技术发展

1．4．2 嵌入式技术发展趋势

1．5 Windows CE技术与研究现状

1．6 课题研究背景和意义

1．7 课题研究的主要内容

第二章 电火花线切割数控系统总体方案设计

2．1 电火花线切割加工原理与特点

2．2 电火花线切割机床组成

2．3 电火花线切割机床分类

2．3．1 高速往复走丝电火花线切割机床

2．3．2 低速单向走丝电火花线切割机床

2．3．3 往复中走丝电火花线切割机床

2．4 电火花线切割机床数控系统功能需求分析

2．5 电火花线切割机床数控系统设计与开发

2．5．1 硬件设计开发与选型

2．5．2 软件设计开发

2．6 本章小结

第三章 线切割数控系统硬件设计

3．1 线切割数控系统硬件总体设计

3．2 主控制系统

3．2．1 S3C2440体系结构介绍

3．2．2 PCL6045B功能及控制方法

3．2．3 开发板外围电路设计

3．3 变频器辅助控制系统

3．3．1 变频器功能介绍

3．3．2 变频器显示界面

3．3．3 变频器参数设定

3．4 硬件电路设计

3．4．1 ARM和PCL6045B接口设计

3．4．2 控制器和步进电机驱动器接口设计

3．5．2 变频器和数控系统接口设计

3．6 本章小结

第四章 PCL6045B运动控制设计

4．1 PCL6045B运动控制

4．2 PCL6045B初始化

4．2 直线插补运动

4．2 圆弧插补运动

4．3 回零运动

4．4 点动运动和连续运动

4．5 本章小结

第五章 线切割数控系统软件设计

5．1 Windows OE操作系统介绍

5．2 Windows OE系统平台搭载

5．2．1 windows OE系统开发环境搭载

5．2．2 Windows OE系统运行环境搭载

5．2．3 模拟器上运行Windows OE系统

5．3 基于Windows CE移植电火花线切割数控编程系统

5．3．1 系统移植来源

5．3．2 系统移植目的

5．3．3 系统功能介绍

5．3．4 系统功能验证

5．4 基于Windows OE电火花线切割数控软件设计

5．4．1 软件功能需求分析

5．4．2 软件设计

5．5 软件界面和编程系统文件通讯

5．6 ISO代码编译器的实现

5．7 实验平台搭建和验证

5．8 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

声明

致谢

附录