激光双线划槽机运动控制系统开发

论文摘要

使用激光双线划槽机进行划槽可以提高生产率100%,节约能源30%。本论文主要阐述了激光双线划槽机数控移动平台运动控制系统,完成了一套控制系统的整体设计。主要阐述系统的原理及实现,其中重点在于步进电机的驱动电路硬件与控制软件的设计以及上下位机串口通信的实现。系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。硬件设计是以单片机为核心控制器件,控制所有器件的工作。程序的核心功能是按电机的运转规律,产生和分配脉冲驱动电机的运行。该系统由上位机（PC机）和下位机（单片机控制系统）组成,通过VisualBasic的串行通信控件MSComm和RS-232总线完成两者之间的通信。上位机发出控制指令,通过串行口通信,由下位机完成两台步进电机的速度与方向控制,并在上位机上实现步进电机速度的实时显示。采用单片机AT89S52作为微处理器来控制步进电机的转动,驱动精密丝杠以实现将旋转运动转变为工作台的直线往复运动,即通过改变电机的转速而使工作台模拟出不同的轮廓曲线。以步进电机和数控移动平台为对象,利用单片机和专用控制芯片,控制步进电机精确的定位和正反转运动,克服了常见的因高速而丢步和堵转的现象。可以通过上位机进行控制,操作灵活、方便。可以驱动多种类型的步进电动机,增强了本系统的适用性。系统工作平稳,噪声低,运行平稳性及定位精度较高,且反馈使用情况良好。实时运行结果表明了该系统的实用性和可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 激光加工技术的背景及现状
• §1-2 激光加工的发展趋势
• §1-3 激光扫描技术在机械领域中的新应用
• §1-4 激光雕刻、划片技术发展现状
• §1-5 激光雕刻、划片运动数控系统概况
• §1-6 本文研究内容与结构安排
• 第二章 激光双线划槽机系统研究
• §2-1 激光划片技术系统组成
• 2-1-1 激光器
• 2-1-2 冷却系统
• 2-1-3 光学系统
• 2-1-4 控制系统
• 2-1-5 机械装置
• §2-2 太阳能硅晶片激光双线划槽机系统
• §2-3 数控系统移动平台
• §2-4 本章小结
• 第三章 激光雕刻、双线划槽机运动控制系统原理
• §3-1 控制系统组成
• §3-2 直线插补算法
• 3-2-1 偏差计算
• 3-2-2 终点判别方法
• 3-2-3 四个象限直线插补计算
• §3-3 圆弧插补算法
• 3-3-1 圆弧插补计算原理
• 3-3-2 四个象限圆弧插补计算
• §3-4 步进电机运动控制
• 3-4-1 步进电机特点
• 3-4-2 步进电机动态特性
• 3-4-3 步进电机的选型
• 3-4-4 步进电机的控制原理
• §3-5 步进电机运动控制
• 3-5-1 步进电机点一位控制
• 3-5-2 步进电机的加减速控制
• §3-6 本章小结
• 第四章 数控平台硬件控制系统实现
• §4-1 运动控制系统的控制方案
• 4-1-1 控制电路
• 4-1-2 人机界面的硬件部分介绍
• 4-1-3 串口通信设计
• §4-2 保护及抗干扰电路设计
• 4-2-1 看门狗电路设计
• 4-2-2 接口电路
• 4-2-3 过压保护
• §4-3 本章小结
• 第五章 数控平台软件控制系统实现
• §5-1 上位机（PC 机）串行通信及程序设计
• 5-1-1 上位机用户界面编程
• 5-1-2 上位机串口编程
• §5-2 单片机编程
• 5-2-1 下位机串口编程
• 5-2-2 控制程序的设计
• §5-3 运动状态显示
• 5-3-1 运动状态显示的软件实现
• 5-3-2 运动轨迹与理论轨迹比较
• §5-4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• §6-1 主要结论
• §6-2 展望
• 参考文献
• 致谢