基于PC开放式二维数控系统平台的开发与应用

论文摘要

开放式数控系统是当前数控技术研究的热点,而软CNC又是开放式数控系统中的核心技术。本文针对基于PC的开放式数控系统,根据已有的软CNC的结构体系,研究开发了软CNC和相应的硬件驱动电路。本文重点进行了软CNC中的代码解释,直线插补和伺服驱动的速度位置控制的研究,最后针对软CNC结构进行了相应的伺服驱动电路的设计:数控系统中的代码解释是把输入的信息最终要转换成系统能够识别的信息,并针对输入的格式和内容进行检查,对错误进行警报。针对标准数控代码的特点,编制了一套代码解释的程序,并且可以对程序进行扩展。插补可以说是软CNC中的最重要的部分,它的性能的优劣直接关系到整个系统的运作。在基于PC的开放式数控体系下,本文着重研究了直线逐点比较法插补运算的空间象限优化划分的思想方法,并用C语言实现了该直线插补算法的程序编制。伺服驱动的速度和位置控制是软CNC中重要的组成部分,它影响着加工零件的效率和精度。本文讲述了速度和位置控制的原理和各种方法,通过分析选择了适应的控制方法,并用C语言实现了速度位置控制模块的程序编制。伺服驱动电路是软CNC的执行部分。本文讲述了伺服控制中所用的各种电子元器件的特性、类型、选用等,步进电机的微机接口电路的设计,步进电机的驱动电路的设计。最后在制造的二坐标数控模型上进行了实际测试,实现了对语法分析、数据处理、插补计算、运动控制以及反馈显示整个数据流程的控制,基本实现了机床数控的功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 数控系统的产生及发展前景
• 1.1.1 数控系统的产生与发展
• 1.1.2 数控系统的发展趋势及现状
• 1.2 课题的来源
• 1.3 课题的研究背景及意义
• 1.4 论文研究的主要内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 插补原理及插补算法
• 2.1 插补理论简介
• 2.2 逐点比较法插补原理
• 2.2.1 直线插补原理
• 2.2.2 圆弧插补原理
• 2.3 逐点比较法插补程序模块
• 2.3.1 传统空间象限划分存在的问题
• 2.3.2 空间象限优化划分问题的提出
• 2.3.3 空间象限优化划分的程序实现
• 2.3.4 空间六象限的插补程序模块的实现
• 2.4 逐点比较法插补进给速度控制
• 2.4.1 进给速度控制的方法
• 2.4.2 采用中断方法进行进给速度控制
• 2.4.3 利用可编程定时器进行进给速度控制
• 2.4.4 C 语言对 TC的处理程序模块
• 2.5 本章小结
• 第三章 计算机数字控制系统
• 3.1 计算机数字控制系统的组成和装置的功能
• 3.1.1 CNC 系统的组成
• 3.1.2 CNC 装置的功能
• 3.2 计算机数字控制装置的硬件结构
• 3.3 计算机数字控制装置的软件结构
• 3.3.1 CNC 装置的软件组成
• 3.3.2 CNC 装置的软件构成模块介绍
• 3.4 进给速度控制模块
• 3.4.1 进给速度控制原理
• 3.4.2 进给速度控制模块 C 程序实现
• 3.5 输入数据处理程序模块
• 3.5.1 零件程序的输入
• 3.5.2 零件程序的预处理模块
• 3.6 管理程序模块
• 3.7 本章小结
• 第四章 进给伺服驱动系统
• 4.1 数控机床进给伺服系统的组成和分类
• 4.1.1 数控机床对进给伺服系统的要求
• 4.1.2 进给伺服系统的分类
• 4.1.3 开环进给伺服系统的组成
• 4.2 伺服控制基础知识
• 4.2.1 光耦合器的应用
• 4.2.2 环形分配器
• 4.2.3 达林顿功放管
• 4.3 步进电机的控制
• 4.3.1 步进电机的工作原理
• 4.3.2 步进电机的选用及计算内容
• 4.3.3 步进电机的驱动方法
• 4.3.4 步进电机与微机的接口技术
• 4.4 步进电机驱动电源的设计
• 4.4.1 步进电机控制信号的产生
• 4.4.2 步进电机驱动原理结构图
• 4.4.3 步进电机驱动电路的设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附表A 攻读学位期间发表的论文目录
• 附表B 加工程序段的读取编译原程序
• 附表C 数控加工程序段的译码原程序