五轴五支链并联机床数控系统的软硬件设计

摘要

并联机床是一门多学科综合的方向，它涉及机械、电子、自动控制、计算机、传感器等多学科领域。经过十多年的研究，其中仍然有大量富有理论和实践价值的内容期待更进一步的开拓和发展。本文从分析并联机床特点入手研究了五轴并联机床的运动学分析，讨论了正解的几种方法。在此基础上构造了基于六维鼠标的五轴并联机床仿真系统。提出了针对五轴并联机床数控系统在硬件设计与软件设计的方法及与传统机床存在的差异。最后进行了样机的调试，达到预定要求。 运动学分析是仿真过程所必备的工作。通过对并联机床的速度分析、位置分析，在VC++的环境下使用OpenGL语言，建立仿真模型。并且连接六维鼠标即检验并联机床运动学性能又检验了六维鼠标性能。 对于数控系统的硬件设计，我们采用了PMAC板嵌入IPC的体系结构，通过对PMAC软件的设置，双端口的使用搭建起开放的数控平台。对于整个数控系统的各组成部分分别详细介绍了各自特点，以及控制原理。 在数控系统的软件设计方面采用面向对象的方法。将各个任务封装到不同类里。类与类之间具有高内聚，低耦合的特点。数控软件包括数控处理和用户界面两方面。数控软件实现了数控点动、连续运行、回零等功能。在数控技术方面，采用编译方式处理G代码文件，给出了符合五轴加工特点的速度处理方法和按曲线进行插补的插补算法。并讨论了并联机床零点的确定和使用PLC实现并联机床的监控。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1-1课题背景及意义

§1-2国内外并联机床的研究

1-2-1并联机构的应用

1-2-2并联机床的样机开发

§1-3并联机床数控系统

1-3-1并联机床理论研究

1-3-2开放式数控系统

1-3-3数控系统的基本结构及接口

1-3-4并联数控系统的软件设计

1-3-5并联机床的仿真

§1-4论文主要研究内容

1-4-1课题来源

1-4-2论文主要内容

第二章五轴并联机床运动学分析

§2-1概述

§2-2五自由度并联机床的运动学分析

2-2-1五自由度并联机床的位置反解分析

2-2-2五自由度并联机床速度分析

2-2-3五轴并联机床的位置正解分析

§2-3本章小结

第三章基于OpenGL的五自由度并联机床运动学仿真

§3-1概述

§3-2仿真与建模

3-2-1 OpenGL简介

3-2-2软件界面与基本操作

3-2-3基于六维鼠标的并联数控机床仿真系统

§3-2本章小结

第四章并联机床数控系统的集成设计

§4-1概述

4-1-1数控机床的控制原理

4-1-2数控机床的组成

§4-2数控系统的选择

§4-3数控系统的硬件配置

§4-4数控系统的软件配置

§4-5本章小结

第五章并联机床数控系统软件设计

§5-1概述

5-1-1操作系统的选择

5-1-2 CNC装置的软硬功能界面及软件结构模式

5-1-3 CNC装置的数据转换流程

§5-2五轴并联机床数控软件系统

5-2-1并联机床数控系统软件功能

5-2-2五支链并联机床数控系统软件流程

5-2-3并联机床数控软件的实现

§5-3类的设计

5-3-1面向对象的程序设计

5-3-2五轴并联机床数控软件的类的设计

§5-4并联机床零点的选择

§5-5软件的界面

§5-6本章小结

第六章并联机床样机及实验

§6-1五轴并联机床样机

§6-2机床实验与演示

§6-3试验数据分析及说明

§6-4本章小结

第七章结论与展望

参考文献

致谢