基于GT运动控制器的开放式数控实验系统研究

摘要

本论文通过查阅大量开放式数控系统的文献资料，对开放式数控系统的现状和发展趋势进行综述，结合中等职业技术学校的教学条件和实际状况，研究了“PC机+GT运动控制器”控制系统，在固高科技XY实验平台基础上，开发了开放式数控实验系统，主要包括三个功能模块，即二维插补算法实验系统、基于八方向图形检测算法的字体与图形边缘识别实验系统和基于GMD实验平台的数控钻削实验系统。本文基于开放式数控技术的先进理念，针对中等职业技术学校数控专业培养模式和实践条件的局限性，开发一个开放式数控实验教学系统，结合教学培训过程，让学生在学习过程中对数控实验系统有明确的认识，满足相关教学、培训的需要，同时也为开放式数控系统体系结构规范的建立和平台的实现做一些探索。 在软件开发的过程中，整个数控实验系统以Windows 2000为操作平台，采用面向对象和模块化编程技术，分别以Visual C++和VisualBasic为编程语言，设计制作了用户界面，并利用动态链接库实现对GT—400-SV运动控制卡的直接控制，最后分别在XY实验平台和数控雕铣机上验证了实验系统的可行性、稳定性。该系统已经实施并应用于教学培训实践中，实现了预定的目标，达到了较好的效果。论文主要工作内容如下： 第一章查阅了大量文献资料，了解国内外开放式数控系统的现状，结合教学实际，提出研究课题——基于GT运动控制器的开放式数控实验系统研究，阐述论文的写作意义和主要工作，确定论文结构。 第二章首先介绍了固高科技GXY系列实验平台硬件系统，在此基础上开发了数控实验系统的硬件和软件系统，分析了实现实验系统的硬件设计方案，对硬件各个重要模块的关键技术进行阐述，为实验系统的开发奠定了理论基础。 第三章首先介绍了几种常用的插补算法，在GXY系列平台上开发了二维插补算法数控实验系统，分析比较了几种插补算法的特点，比较了不同参数条件下直线和圆弧的仿真结果，并在开发的数控实验系统内进行效果验证。 第四章研究了基于八方向图形边缘检测算法的数控插补实验原理，开发了数控实验系统平台；分析不同参数的字体G代码自动生成程序原理，进行轨迹仿真；运用机械零件图形边缘检测识别方法，实现数控实验系统运行轨迹及其仿真验证。 第五章开发了GMD数控钻削实验系统，介绍了实验系统的硬件、软件结构、工作界面和工作原理，在三维数控雕铣机上加工零件，验证实验系统工作的稳定性和可靠性。 第六章总结了论文工作的主要内容，指出开放式数控实验系统在教学培训工作中的应用，对系统的继续开发和深入研究做了展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1数控系统的历史现状和趋势

1.1.1数控技术的发展历史

1.1.2数控技术的发展趋势

1.1.3开放式数控系统及特点

1.1.4开放式数控系统国内外的研究现状

1.2本课题研究的意义和论文结构

1.2.1课题研究的意义

1.2.2论文的主要工作及结构安排

第二章 开放式数控实验系统硬件和软件结构

2.1系统硬件方案设计

2.2系统硬件选择

2.2.1 P C机的选择

2.2.2运动控制器

2.2.3 X Y实验工作平台和刀架起落系统

2.3数控实验系统

2.4系统软件开发平台的构建

2.5本章小结

第三章 二维插补原理实验系统

3.1插补算法概述

3.1.1逐点比较法直线插补

3.1.2逐点比较法圆弧插补

3.1.3数字积分法直线插补

3.1.4数字积分法圆弧插补

3.1.5插补算法的种类和特点

3.2二维插补实验系统开发研究

3.2.1插补实验系统的开发过程

3.2.2二维插补实验及验证

3.3二维插补实验系统验证

3.3.1逐点比较法直线插补验证

3.3.2逐点比较法圆弧插补验证

3.3.3数字积分法直线插补验证

3.3.4数字积分法圆弧插补验证

3.4本章小结

第四章 八方向图形边缘检测算法及数控实验仿真

4.1八方向图形边缘检测算法的原理

4.2字体G代码自动生成实验系统

4.3字体边缘识别实验系统仿真验证

4.3.1不同参数字体的实验比较验证

4.3.2不同尺度的字体实验比较验证

4.3.3不同拟合精度的实验比较验证

4.4 G代码自动生成实验及其仿真验证

4.5图形边缘识别的数控加工实例

4.6本章小结

第五章 基于GMD开发平台的数控钻削实验系统

5.1 GMD四轴运动控制硬件系统

5.2基于GMD运动控制的数控钻削系统软件结构

5.3基于GMD运动控制的数控钻削软件系统

5.4数控实验系统的开发实例

5.5三维数控雕铣机上的实物验证

5.5.1主要工作流程

5.5.2实物验证

5.6开放式数控实验系统在教学中的应用

5.7本章小结

第六章总结与展望

6.1论文总结

6.2展望

参考文献

附录 八方向图形边缘检测算法

致谢

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