数控雕刻机控制系统研究及实现

论文摘要

数控系统是数控雕刻机的控制核心,其性能直接影响着雕刻机的加工质量和效率,因此开发稳定高效并具有良好性价比的控制系统十分必要。本文对数控技术和雕刻机技术的发展现状进行了系统的分析和总结,讨论了雕刻机控制系统的工作原理、主要功能、组成结构和各部分的技术方案。并由此构建了以通用PC为上位机,运动控制卡或数控系统软件为下位机的主从式数控系统。该数控系统是以运动控制卡或数控系统软件作为主控制模块,以三套步进电机驱动器作为进给驱动模块,以PWM驱动调速器作为主轴驱动模块,以线性电源作为雕刻机电源模块以及其它辅助模块共同构成的开环系统。系统的受控对象为一个直角三坐标龙门架式雕刻机平台。通过对雕刻机控制系统工作原理及功能需求的分析,确定了控制系统开发的总体方案,搭建了系统的软、硬件平台。配合雕刻机机床本体,对所开发的控制系统进行了实际的加工测试。加工测试的结果表明,设计的雕刻机控制系统达到了设计要求,具有一定的实用价值和参考意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 数控技术的发展情况
• 1.1.1 数控技术发展历程
• 1.1.2 数控技术发展趋势
• 1.2 雕刻机技术的发展
• 1.2.1 雕刻机的分类
• 1.2.2 雕刻机技术国内外发展现状
• 1.3 本课题的来源、研究意义及内容安排
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 本论文的研究意义
• 1.3.3 本论文的内容及安排
• 1.4 本章小结
• 2 数控雕刻机控制系统总体方案设计
• 2.1 雕刻机数控系统的控制原理
• 2.2 雕刻机数控系统的功能分析
• 2.3 总体设计方案
• 2.3.1 雕刻机数控系统的硬件结构
• 2.3.2 雕刻机数控系统的软件结构
• 2.4 本章小结
• 3 数控雕刻机控制系统硬件设计
• 3.1 主控制模块
• 3.1.1 PC+高速运动控制卡
• 3.1.2 PC+模拟数控软件
• 3.2 进给系统驱动模块
• 3.2.1 TB6560步进电机驱动芯片
• 3.2.2 TB6560步进电机驱动电路设计
• 3.3 主轴驱动模块
• 3.3.1 PWM驱动调速原理
• 3.3.2 PWM驱动调速电路的具体实现
• 3.4 雕刻机电源模块
• 3.5 辅助模块—接口板
• 3.6 本章小结
• 4 数控雕刻机控制系统软件设计
• 4.1 控制系统软件的总体设计
• 4.1.1 控制系统软件的开发环境
• 4.1.2 控制系统软件的总体设计
• 4.1.3 功能模块划分
• 4.2 初始化模块
• 4.2.1 运动控制器的初始化
• 4.2.2 专用输入信号参数设置
• 4.2.3 控制轴初始化
• 4.2.4 初始化模块VC程序设计
• 4.3 参数设置模块
• 4.3.1 模块功能介绍
• 4.3.2 进给速度、加速度设置
• 4.3.3 参数设置模块VC程序设计
• 4.4 加工模块
• 4.4.1 模块功能介绍
• 4.4.2 轨迹运动的轨迹描述
• 4.4.3 连续轨迹运动的实现步骤
• 4.4.4 速度前瞻处理
• 4.4.5 加工模块VC程序设计
• 4.5 图形显示、刀路轨迹跟踪模块
• 4.5.1 模块功能介绍
• 4.5.2 模块VC程序设计
• 4.6 本章小结
• 5 ArtCAM Pro浮雕建模、处理及加工实例
• 5.1 数控雕刻软件
• 5.2 ArtCAM Pro浮雕建模、仿真及后置处理
• 5.2.1 ArtCAM Pro浮雕建模
• 5.2.2 ArtCAM Pro浮雕处理
• 5.3 试加工实例
• 5.3.1 基于PC+MACH3软件的雕刻机控制系统试加工实例
• 5.3.2 基于PC+固高运动控制器的雕刻机控制系统试加工实例
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 6.1 总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢
• 附录1
• 附录2