基于PMAC卡的3-UPU并联机构数控系统的开发

摘要

并联机构自1965年问世以来，由于其刚度高、承载能力强、定位精确、易于实现高速运动等优点受到工程界的广泛关注。数控系统是并联机构系统的指挥中枢，也是当今制造业核心技术之一，在高端设备制造与先进工业生产领域得到了广泛地应用。因此对并联机构数控系统进行开发，具有重要意义和良好的应用前景。
　　本文以3-UPU并联机构数控系统为研究对象，从以下四方面进展开研究:
　　(1)3-UPU并联机构运动学分析。根据3-UPU并联机构本体建立坐标系，计算机构自由度，应用齐次坐标变换方法求取机构运动学正反解，推导雅克比矩阵并分析奇异性，为数控系统设计提供理论基础。
　　(2)3-UPU并联机构数控系统硬件搭建。首先采用开放式数控系统设计理念，搭建以IPC+PMAC为核心的硬件系统框架并对工控机、PMAC运动控制器、伺服系统进行设备选型，然后进行硬件系统集成，设计并联机构控制台，绘制控制系统、伺服系统电气接线图和接线表，完成硬件系统设计。
　　(3)3-UPU并联机构数控系统软件实现。软件开发分为两部分:上位机软件开发部分主要完成通讯功能模块、运动轨迹生成模块和上位机空载调试界面模块三部分程序编写。下位机软件开发部分介绍下位机编程工具，编写运动程序和PLC程序。
　　(4)3-UPU并联机构数控系统空载调试。首先对CLIPPER卡和伺服驱动器参数进行合理配置，然后调节伺服系统PID参数，最后以典型曲线轨迹为例验证数控系统的可行性。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 并联机构数控系统研究的目的意义

1．2 并联机构概述

1．3 数控系统的研究现状及发展趋势

1．3．1 数控系统研究现状

1．3．2 数控系统发展趋势

1．4 论文主要内容

第2章 3-UPU并联机构运动学分析

2．1 引言

2．2 3-UPU并联机构自由度计算

2．3 3-UPU并联机构坐标系统建立

2．4 3-UPU并联机构运动坐标表示与齐次坐标变换

2．5 3-UPU并联机构运动学正反解分析

2．6 3-UPU并联机构雅克比矩阵和奇异性分析

2．7 本章小结

第3章 3-UPU并联机构数控系统硬件设计

3．1 引言

3．2 PC+NC数控系统简介

3．3 3-UPU并联机构硬件系统整体方案设计

3．4 3-UPU并联机构数控系统硬件配置

3．4．1 研华610L工控机

3．4．2 Turbo PMAC CLIPPER运动控制卡

3．4．3 DTC-8B转接接口板

3．4．4 松下A5交流伺服系统

3．5 3-UPU并联机构硬件系统集成

3．5．1 运动控制单元连接

3．5．2 DTC-8B转接接口板与系统连接

3．5．3 伺服系统连接

3．6 本章小结

第4章 3-UPU并联机构数控系统软件设计

4．1 引言

4．2 上位机软件开发

4．2．1 通讯模块开发

4．2．2 运动轨迹生成模块开发

4．2．3 上位机空载调试界面模块开发

4．3 下位机软件开发

4．3．1 运动程序开发

4．3．2 运动学正反解程序开发

4．3．3 PLC程序开发

4．4 本章小结

第5章 3-UPU并联机构数控系统空载调试

5．1 引言

5．2 3-UPU并联机构数控系统硬件参数配置

5．3 3-UPU并联机构伺服控制系统PID参数调节

5．4 3-UPU并联机构软件功能验证

5．5 本章小结

结论

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

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