论文题目: 基于Windows2000开放式车床数控系统的研究与开发
论文类型: 硕士论文
论文专业: 机械电子工程
作者: 陈德妙
导师: 张桂香
关键词: 开放式数控系统,运动控制卡,刀具补偿库,串口通讯,三维动态仿真
文献来源: 湖南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 传统的数控系统采用封闭式控制结构,系统的封闭性一方面使得对系统功能的修改、扩充十分困难,机床制造商和最终用户难以将自己的专门技术和工艺经验集成到CNC控制系统中;另一方面也使CNC控制器制造商不能迅速、有效地根据市场需求来构建数控系统。解决上述问题的方法是建立具有开放式体系结构的CNC系统。 本文通过对国内外开放式数控系统的研究,分析比较了几种开放式数控系统体系结构,最终确定了采用“NC嵌入PC”的方式来构造该数控系统。在硬件设计上,充分利用了PC机的固有硬件资源,结合运动控制卡,建立了开放式CNC系统的硬件资源。在软件设计上,利用Windows2000平台,以Visual C++为开发工具,采用模块化结构设计,以实现软件的DIY,也体现了开放式体系结构的基本思想。 文章通过剖析了开放式数控系统的系统体系结构以及硬件组成,确定了本数控系统得总体框架结构,同时,阐述了运动控制器、变频器和交流伺服系统的系列问题。然后再对Windows2000操作系统的多任务调度性机制和实时性进行研究,确定了本数控系统的软件结构以及提出本课题所需要解决的问题。在此基础上,笔者完成了开发工具的选择,选择面向对象的VC++软件和三维图形平台OpenGL;系统软件设计,包括人机交互界面的设计、控制软件的设计、代码翻译、主轴变频器通讯和刀具补偿库的建立等;利用了OpenGL完成系统的三维动态仿真。 本文在调试部分中,文章首先介绍了调试环境和目的,从硬件和软件两个方面对系统进行了调试,并分析了调试结果。 最后文章结合开发实践,系统讨论了开放式数控系统的特点及发展方向,并指出了系统需要进一步改进的部分。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 数控技术的发展历史
1.2 开放式数控系统概述
1.2.1 传统数控系统的体系结构
1.2.2 开放式数控系统的发展及其研究现状
1.3 本课题的来源及意义
1.4 论文的主要内容
第二章 基于PC的开放式CNC硬件组成体系
2.1 引言
2.2 开发开放式数控系统的基本知道思想
2.2.1 最大限度地利用PC的软硬件资源
2.2.2 模块化
2.2.3 可移植性
2.2.4 可扩展性
2.2.5 动态配置系统
2.3 基于PC的开放式CNC的硬件结构
2.3.1 硬件平台
2.3.2 新型数控系统的硬件组成
2.4 本数控系统的硬件结构
2.4.1 运动控制器
2.4.2 变频器
2.4.3 交流伺服电机及其伺服驱动器的选择
2.5 本章小结
第三章 基于Windows的CNC系统多任务调度
3.1 引言
3.2 系统多任务并行处理
3.2.1 资源分时共享
3.2.2 时间重叠流水处理
3.3 CNC系统任务的划分
3.3.1 系统的数据处理方法
3.3.2 本数控系统的任务划分
3.4 系统的多任务调度
3.4.1 Windows操作系统的多任务调度机制
3.4.2 系统的多任务调度策略及实现
3.5 系统实时性分析
3.5.1 Windows实时处理的局限性
3.5.2 Windows下CNC系统的实时性的实现
3.6 本章小结
第四章 开放式数控系统的软件设计
4.1 系统的开发过程
4.2 开放式CNC软件结构
4.3 开发工具的选择
4.3.1 Visual C++
4.3.2 OpenGL
4.4 人机交互界面设计
4.5 控制部分软件设计
4.5.1 运动控制卡函数的使用
4.5.2 多线程的使用
4.5.3 手动操作面板的设计
4.6 GMFTS代码的处理
4.6.1 代码说明
4.6.2 代码检验
4.6.3 译码
4.6.4 两个典型G代码开发过程介绍
4.7 与主轴变频器通讯程序的设计
4.7.1 变频器通讯协议
4.7.2 VC++6.0下对变频器进行串口通信
4.8 刀具补偿库的建立
4.8.1 数控车床系统的刀具补偿
4.8.2 本数控系统的刀补库建立
4.9 本章小结
第五章 系统的三维图形动态仿真
5.1 概述
5.2 图形动态仿真显示技术
5.3 OpenGL的原理及其实现
5.3.1 OpenGL及其功能简介
5.3.2 模型绘制与观察
5.3.3 光照应用
5.3.4 矩阵栈的概念
5.3.5 实时动画
5.4 仿真系统的实现
5.5 本章小结
第六章 系统调试
6.1 引言
6.2 调试环境
6.3 硬件调试
6.3.1 运动控制器
6.3.2 变频器
6.3.3 交流伺服驱动器
6.4 系统软件调试
6.4.1 切断电源条件下的软件调试
6.4.2 连接电源条件下的软件调试
6.5 控制系统的稳定性调试
6.6 调试结果分析
6.7 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录A(攻读硕士期间发表的学术论文)
发布时间: 2005-09-27
参考文献
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