数控机床运动精度测试技术及装置研究

论文摘要

开放式数控系统是当今数控技术的主流，其最大的特点就是满足数控功能基础上的开放性、可互换性、可移植性和可伸缩性。本文在分析了当前国内外数控生产的基础上，针对两个方面进行了研究。一是对开放式数控系统中的插补模块进行了研究。插补模块是数控技术中的核心技术，它的好坏直接影响着数控加工技术的优劣，是目前数控技术急需提高和完善的环节之一。本文针对目前对复杂曲线和曲面加工的迫切要求，对当前流行的曲线插补及其数学模型进行了研究，分析了其可行性及精度。并且在现有算法的基础上提出一种参数曲线恒速插补算法。对此算法展开讨论，进行精度分析，并提出改进方案。二是针对在生产和调试中遇到的普遍性问题——精度检测与误差分析，提出了开展这方面研究的重要性和必要性。并且开发研制了基于DSP的数控系统插补精度测试仪。该测试仪可以对底层模拟信号和数字信号进行实时检测，并通过CAN总线实现采样数据的远程传输。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 概述
• 1.1 数控技术的发展及现状
• 1.1.1 数控技术国内外现状
• 1.1.2 数控技术的发展趋势
• 1.2 数控插补技术的发展及现状
• 2 现代插补技术及其精度分析
• 引言
• 2.1 插补算法的分类
• 2.1.1 脉冲增量插补
• 2.1.2 数字采样插补
• 2.2 传统CNC插补的不足
• 2.3 插补算法中较新的数学模型
• 2.3.1 Bezier曲线的基本理论
• 2.3.2 B样条曲线的基本理论
• 2.3.3 NURBS插补的的基本理论
• 2.4 插补算法与数学模型的结合
• 2.4.1 三次B样条的等参数分割插补递推公式
• 2.4.2 等参数分割插补算法的精度分析
• 2.4.3 进给速度分析
• 3 插补技术的改进研究
• 3.1 参数曲线恒速插补算法的研究及精度分析
• 3.1.1 参数曲线恒速插补算法
• 3.1.2 参数曲线恒速插补轮廓误差分析
• 3.1.3 笛卡儿叶形线插补算法
• 3.1.4 笛卡儿叶形线插补轮廓误差分析
• 3.2 参数曲线恒速插补算法的改进研究及精度分析
• 3.2.1 轮廓误差分析与控制
• 3.2.2 进给加速度分析与控制
• 3.2.3 结论
• 4 基于DSP的数控系统插补精度检测技术
• 引言 精度检测系统的研究意义
• 4.1 数控机床精度检测系统
• 4.1.1 基于DSP的远程测试仪的总体设计
• 4.2 总线技术在测试仪中的应用
• 4.2.1 网络协议的选择
• 4.2.2 CAN总线原理与特点
• 4.2.3 CAN总线与测试仪的接口
• 4.3 测试仪与上位机通讯部分的设计
• 4.3.1 引言
• 4.3.2 整体硬件描述
• 4.3.3 器件选择和介绍
• 4.3.4 各部分核心硬件说明
• 5 测试仪软件设计
• 5.1 CAN适配器控制软件
• 5.2 USB通讯接口部分软件设计
• 5.2.1 单片机固件程序设计
• 5.2.2 USB驱动程序和用户控制程序设计
• 6 测试仪硬件电路图及实验
• 6.1 硬件电路图
• 6.2 实验
• 6.2.1 CAN部分
• 6.2.2 USB部分
• 6.3 实验结果分析
• 6.4 展望
• 参考文献
• 作者在读研期间科研成果简介
• 致谢