基于开放式数控的曲线直接插补研究与实现

论文摘要

开放式数控系统的研究与发展为数控加工带来了深刻的变革,开放式数控系统旨在建立一种新型的模块化、可重构、可扩充的控制系统的结构。开放式数控技术的目标是使得数控系统构筑在一个开放的平台上,此平台具有可扩展性、可移植性、互换性、互操作性等特点,用户可根据不同的应用需求进行系统功能的更改或扩展。本文基于华中开放式数控系统,在其开放系统核心接口的开放层次上,按照该数控系统所采用的前后台软件结构,研究了进给速度自动调节功能的高精度曲线插补算法并以程序加以实现。本文主要内容如下：结合开放式数控系统的三个开放层次以及其软件平台结构,分析了华中数控系统平台。然后分析了前后台结构的数控软件系统,研究了该系统中前后台信息交换和多任务处理等问题。提出了采用顺序表数据结构作为共享内存进行前后台信息交换的思想。本文对曲线插补算法进行了研究,基于数据采样插补算法,提出了具有进给速度自动调节功能的曲线插补算法,使曲线插补的轮廓精度和进给速度具有可控性。运用模块化程序设计的方法,调用华中数控底层模块实现了具有进给速度自动调节功能的曲线插补算法。利用前后台软件结构,实现了曲线插补中后台程序插补点的计算与进给速度的调整,以及前台程序回调函数的协调运行。通过回调函数功能设置,实现了将插补模块送入插补器的功能。通过实验,验证了所开发的自适应进给速度调整曲线插补算法正确性。最后,通过数据对比,验证了自适应进给速度调整可以提高加工精度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 数控系统的发展
• 1.1.1 数控技术的发展历程
• 1.1.2 现代数控系统的技术特征
• 1.2 开放式数控系统产生的背景
• 1.3 开放式数控系统的特征
• 1.4 国内外开放式数控系统的研究现状
• 1.4.1 国外研究现状
• 1.4.2 国内研究现状
• 1.5 本课题的研究意义
• 1.6 课题来源
• 1.7 研究的主要内容
• 第2章 前后台结构的开放式数控软件系统
• 2.1 开放式数控系统的开放层次
• 2.2 开放式数控系统的软件平台
• 2.2.1 DOS
• 2.2.2 Windows
• 2.2.3 Linux/RTLinux
• 2.3 华中数控系统的平台分析
• 2.4 前后台数控软件结构
• 2.4.1 基本思路
• 2.4.2 总体结构
• 2.4.3 预处理与插补模块间的信息传递
• 2.4.4 前后台信息交换问题
• 2.4.5 多任务处理问题
• 2.5 本章小结
• 第3章 限定误差的曲线插补算法
• 3.1 基本插补算法简介
• 3.1.1 脉冲增量法
• 3.1.2 数据采样法
• 3.2 NURBS曲线插补
• 3.2.1 传统CNC插补方法的缺点
• 3.2.2 NURBS插补的优点
• 3.3 NURBS曲线的性质及表示
• 3.3.1 NURBS曲线的性质
• 3.3.2 NURBS曲线的表示
• 3.4 参数曲线的时间分割插补算法
• 3.5 误差可控插补步长计算
• 3.6 本章小结
• 第4章 曲线插补算法程序设计
• 4.1 华中数控系统底层接口功能简介
• 4.2 模块化的思想
• 4.3 曲线插补软件的组成
• 4.4 各模块功能的实现方法
• 4.4.1 任务调度模块的实现
• 4.4.2 插补数据计算模块的实现
• 4.4.3 调整进给速度模块的实现
• 4.4.4 回调函数功能设置模块的实现
• 4.5 本章小结
• 第5章 实验验证
• 5.1 实现目的
• 5.2 实验条件
• 5.3 实验
• 5.4 实验结论
• 第6章 结论与建议
• 参考文献
• 致谢