基于单片机的机床自动超声检测控制系统研究开发

摘要

近年来企业对自动超声检测技术的需求逐渐增多，面对超声检测系统与设备的发展现状，本文提出由超声波检测附件与机床共同组成机床自动超声检测系统，来对大量普通零件进行在线超声检测，并以单片机为主控芯片来设计与开发机床自动超声检测系统的控制系统。
　　针对被检测对象量大、面广的特点及客户群提出的不同检测控制任务，本文提出了以控制系统产品族模块化的思想来开发多样化的机床自动超声检测控制系统的方法。首先对检测控制系统进行分类研究，分析检测控制系统功能与组成方式，然后构建控制系统功能结构；以控制系统模块划分原理作为支撑，依据实现的功能对机床自动超声检测控制系统硬件和软件部分进行模块划分与设计。在硬件部分设计中以模块化思想为指导，以STM32F103VET6与1AP15F2K61S2作为主控芯片，利用altium designer设计工具的多图纸结构功能，采用自顶向下的层次模块化设计方法，设计了控制系统的硬件电路。在软件部分设计中，根据控制系统软件模块的特点，利用KEIl与MDK编译环境中集成的系列硬件、采用编写头文件、多.C文件、调用库函数等方式来开发控制系统软件模块，并定义了检测控制参数的传输内容与格式，对扫描运动的控制算法，触发脉冲产生与延时算法进行了推导与验证。
　　目前，机床自动超声检测控制系统已经在数控车床上得到了验证，实现了预定的检测控制任务。最后提出了机床自动超声检测控制系统产品平台的开发方法。

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1 绪论

1.1 本课题研究的背景

1.2 单片机技术最新发展概述

1.3 产品族与产品族设计思想

1.4 本文的主要研究目的、意义与内容安排

1.5 本章小结

2 机床自动超声检测控制系统总体技术研究

2.1 机床自动超声检测系统及功能

2.2 机床自动超声检测控制系统功能及组成

2.3 机床自动超声检测控制系统分类研究

2.4 控制系统产品族设计的理论体系

2.5 控制系统产品族模块化设计流程

2.6 本章小结

3 机床自动超声检测控制系统硬件模块化设计

3.1 机床自动超声检测控制系统硬件产品族模块化设计概要

3.2 机床自动超声检测控制系统硬件设计方案

3.3 机床自动超声检测控制系统硬件电路模块化设计实现方法

3.4 机床自动超声检测控制系统典型模块硬件电路设计

3.5 本章小结

4 机床自动超声检测控制系统软件模块化设计

4.1 控制系统软件产品族模块化内涵

4.2 机床自动超声检测控制系统软件产品族模块化开发策略

4.3 机床自动超声检测控制系统软件模块划分

4.4 检测控制系统通信模块研究

4.5 检测控制系统扫描运动控制模块算法研究

4.6 检测控制系统触发脉冲产生与延时控制模块

4.7 本章小结

5 机床自动超声检测控制系统验证与产品平台开发

5.1 机床自动超声检测控制系统实验验证

5.2 控制系统产品平台的内涵

5.3 机床自动超声检测控制系统产品平台

5.4本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究工作展望

参考文献

攻读硕士期间完成及录用的学术论文

致谢