PCB钻孔机专用数控系统设计与开发

摘要

数控系统是PCB钻孔机的核心控制部件，直接影响PCB钻孔机的性能。本文对PCB钻孔机数控系统的功能和性能进行了分析，设计并开发出一款开放式、高性能、低成本的数控系统。
　　数控系统硬件上采用工控机加专用运动控制器的架构。工控机用于完成人机界面、钻孔路径优化等工作；专用运动控制器基于ARM+FPGA和实时操作系统μC/OS-II的架构，完成系统的运动控制等实时任务。
　　钻孔路径优化是提高PCB钻孔机钻孔效率的重要手段。在建立钻孔路径优化问题数学模型的基础上，利用人工鱼算法解决钻孔路径优化问题；针对基本人工鱼群算法解决大规模钻孔路径优化问题时求解时间长、优化效率低的不足，通过增加分组和可变步长两种策略，显著提高了人工鱼群算法解决大规模钻孔路径优化问题的能力。
　　加减速控制是PCB钻孔机实现快速平稳定位控制的核心技术。在简化和改进常用直线型加减速规划和S型速度规划算法，提高其运算实时性的基础上，将直线型加速快和S型减速定位平稳的优点相结合，提出了一种新型混合加减速控制算法，很好的满足了PCB钻孔机坐标轴快速定位的控制需求。
　　对数控系统的软硬件进行系统测试，验证了本文相关控制及优化算法的有效性，以及数控系统功能的完备性。

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 PCB概述

1.2 PCB数控机械钻孔机概述

1.3 PCB钻孔机专用数控系统概述

1.4 本课题研究意义及研究内容

1.5 论文组织结构

第二章 数控系统设计

2.1功能要求

2.2 数控系统结构总体设计

2.3 数控系统硬件结构设计

2.4 数控系统软件设计

2.5 本章小结

第三章 钻孔路径优化算法研究

3.1 钻孔路径优化问题

3.2 人工鱼群算法

3.3 人工鱼群算法的改进

3.4 本章小结

第四章 加减速控制算法研究与实现

4.1加减速控制的重要性

4.2直线型加减速控制算法

4.3 S型曲线加减速控制算法

4.4 混合型加减速控制算法

4.5 本章小结

第五章 系统调试及功能验证

5.1测试内容

5.2 测试平台及专用运动控制器介绍

5.3 路径优化性能测试

5.4 通讯测试

5.5 运动功能测试

5.6脉冲量控制测试

5.7钻孔速度

5.8 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文