火炮身管膛线拉削过程实时监控系统设计

论文摘要

膛线加工是火炮研制、生产过程中的重要工艺环节,对火炮的技战术指标起到了决定性的作用。膛线加工的关键设备是拉线机。传统的拉线机都是机械靠模式,在运行可靠性、自动化程度以及质量控制等方面存在弊端,日益成为火炮研制、生产过程的瓶颈。作为机械加工设备,数控化是解决拉线机面临问题的一条有效途径,但通用的数控系统并不能完全解决现有拉线机的全部缺陷。本文提出了一种针对拉线机数控化的解决方案:机床的运动控制由通用的数控系统负责,专门研制的过程实时监控系统则负责对控制结果（机床位置、负载、状态等）进行检测、记录、判别、存储等,通用数控系统与过程实时监控系统二者协同工作,各司其职,既保证了膛线加工的可靠性、一致性,又解决了加工过程的实时数据采集、存储、管理、分析等诸多功能扩展要求。本文针对拉线机的各种功能需求,搭建了过程实时监控系统的软硬件平台:工控机（IPC）+数字信号处理器（DSP）, IPC系统的软件在Windows操作系统环境下开发与运行,具有良好的人机界面,简捷易用;DSP系统的软件在TI公司CCS集成开发环境中开发、调试,DSP芯片的高速处理能力和丰富的扩展接口确保了系统控制的精度和实时性。IPC和DSP二者之间通过CAN总线方式通信,解决了大容量数据传输的需要,保证了通信的可靠性。过程实时监控系统采用模块化设计的方法,对构成系统软硬件的各个部件均按照模块的方式来组织和设计,使得整个系统的可靠性和可维护性大大提高。本文主要在拉削过程工况数据实时采集、显示与处理,拉削过程故障在线检测与处理,监控系统各组成部分之间以及监控系统与数控系统之间的信息交换与控制,拉削工艺参数设置,加工程序自动生成,工况数据和系统工作状况记录信息的管理等几个方面展开了研究。研究的成果已经成功应用于实际的膛线加工生产过程并取得了明显的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 概述
• 1.2 课题来源
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 论文选题的目的（或论文所要解决的问题）
• 1.5 论文目标及内容
• 第二章 火炮身管膛线拉削过程实时监控系统总体设计
• 2.1 拉线机数控化的难点以及关键问题
• 2.2 总体技术方案
• 2.2.1 系统原理
• 2.2.2 主要创新点以及预期达到的效果
• 2.2.3 系统设计流程简述
• 2.3 系统硬件结构
• 2.4 系统软件总体设计
• 2.4.1 系统软件的基本设计思想
• 2.4.2 系统软件的构成
• 2.4.3 软件的开发环境
• 2.5 本章小结
• 第三章 硬件平台的实现
• 3.1 系统实现的基本功能
• 3.2 系统的主要技术指标
• 3.3 IPC 系统的硬件实现
• 3.4 数据采集卡的硬件实现
• 3.4.1 数据采集卡的主要功能
• 3.4.2 数据采集卡的接口与信息交换管道
• 3.4.3 过程实时监控系统与840D 系统的相互连接与信息交换管道
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统软件的具体实现
• 4.1 主机（IPC）系统软件的实现
• 4.1.1 主机（IPC）软件的模块划分与功能简述
• 4.1.2 系统初始化模块
• 4.1.3 加工过程数据管理功能模块
• 4.1.4 膛线加工程序管理功能模块
• 4.1.5 膛线工艺参数管理功能模块
• 4.2 过程实时监控系统中IPC 与DSP 之间的CAN 总线通信数据交换协议及其实现
• 4.2.1 助记符定义
• 4.2.2 通信配置
• 4.2.3 系统初始化过程的实现
• 4.2.4 工作模式切换的实现
• 4.2.5 采集的状态数据的传递
• 4.2.6 参数的传递
• 4.2.7 DSP 监控操作的实现
• 4.2.8 查询DSP 忙闲状态命令的实现
• 4.2.9 实现在线设置CAN 通信波特率功能
• 4.2.10 IPC 复位DSP 命令的实现
• 4.2.11 IPC 传递FLASH 文件功能的实现
• 4.3 从机（DSP）系统软件的实现
• 4.3.1 从机（DSP）软件的模块划分与功能简述
• 4.3.2 总控模块
• 4.3.3 系统初始化模块
• 4.3.4 参数设置模块
• 4.3.5 DSP 监控模块
• 4.3.6 FLASH 操作模块
• 4.3.7 加工过程实时监控模块
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统应用实例
• 5.1 拉削过程工况数据实时采集、显示与处理
• 5.1.1 坐标轴位置数据采集
• 5.1.2 模拟量数据采集
• 5.2 拉削力过载检测
• 5.3 加工程序自动生成
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间的研究成果