基于PC机的弯丝机控制系统的研究与设计

论文摘要

弯曲工件被广泛应用于汽车、建筑、家电等行业，随着这些行业的不断发展，市场对弯曲工件精度的要求越来越高。弯曲工件的精度取决于数控弯丝机控制系统的控制精度。而传统的机械弯曲加工和以单片机、PLC为控制核心的弯丝机较难完成高精度的线材弯曲加工，并且它们的控制系统集成化、自动化、智能化程度较低。因此，需要更先进的控制系统。本文提出了一种以“PC机+运动控制卡”为核心的弯丝机控制系统。论文针对以下几个方面做了研究：首先对开放式数控系统进行简单介绍，说明了它的概念、特点及国内外的研究现状。对弯丝机机械结构部分进行了介绍，主要包括弯曲模块、剪切模块、旋转机构、送料模块和校直装置这五大模块，详细介绍了这些模块的工作原理。说明了弯丝机对不同类型弯曲工件的加工方法，并给出了相应参数的计算方法。提出了弯丝机运动控制系统的设计要求。根据本弯丝机的控制要求，对其运动控制系统的硬件部分进行了设计。首先说明了硬件设计的总体方案，并选用GT-400-SV运动控制卡作为控制核心。通过计算，确定了各运动轴步进电机的参数，并选定合适的步进电机及其驱动器。然后对控制系统的I/O接口电路和反馈电路进行了设计，并对硬件的抗干扰能力进行了进一步优化。最后绘制出硬件部分的原理图。对弯丝机控制系统的软件部分进行了设计。选定Windows操作系统作为软件开发平台，在VC++6.0的环境下进行软件的设计。对GT-400-SV运动控制卡、各运动轴和I/O接口进行了初始化设置。然后利用VC++对软件系统各功能模块进行了设计，基本实现了参数设置、自动加工和文件管理等功能。

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摘要

Abstract

1 绪论

1.1 开放式数控系统

1.1.1 开放式数控系统的概念及特点

1.1.2 开放式数控系统的结构

1.1.3 国内外数控技术的发展概况

1.2 运动控制系统概述

1.2.1 运动控制系统的基本结构

1.2.2 运动控制卡

1.2.3 运动控制系统的发展史

1.2.4 运动控制系统的应用领域

1.3 国内外数控弯丝机的发展概况

1.3.1 国外数控弯丝机的发展概况

1.3.2 国内数控弯丝机的发展概况

1.4 课题研究的意义及主要内容

2 数控弯丝机的结构与控制要求

2.1 数控弯丝机的工作原理

2.2 数控弯丝机的机械结构

2.2.1 弯丝机机械结构概述

2.2.2 弯曲模块

2.2.3 剪切模块

2.2.4 旋转机构

2.2.5 送料模块和校直装置

2.3 弯曲工件的加工过程

2.3.1 普通类工件的加工过程

2.3.2 弹簧类工件的加工过程

2.4 数控弯丝机的控制要求

2.5 本章小结

3 弯丝机控制系统硬件部分设计

3.1 控制系统硬件设计总体方案

3.1.1 硬件系统结构介绍

3.1.2 固高 GT-400-SV 型运动控制卡简介

3.1.3 运动控制卡与端子板的连接

3.2 步进电机

3.2.1 步进电机的控制方式

3.2.2 步进电机的选型

3.2.3 步进电机驱动器

3.3 各运动轴的控制方式

3.4 I/O 接口电路的设计

3.4.1 光耦合器简介

3.4.2 接口电路

3.5 检测元件及其电路连接

3.5.1 角位移检测传感器

3.5.2 直线位移检测传感器

3.6 硬件电路抗干扰措施

3.6.1 大电流导致的干扰的抑制

3.6.2 输入输出通道导致的干扰的抑制

3.7 控制系统硬件图

3.8 本章小结

4 弯丝机控制系统软件部分设计

4.1 运动控制系统专业软件开发平台

4.1.1 Windows 操作系统

4.1.2 C++编程语言

4.1.3 VC++ 6.0 软件开发环境介绍

4.1.4 MFC（Microsoft Foundation Class）

4.2 数控弯丝机控制系统软件设计要求及总体设计

4.2.1 数控弯丝机控制系统软件设计要求

4.2.2 数控弯丝机软件系统总体设计

4.3 数控弯丝机运动控制系统初始化

4.3.1 GT-400-SV 的动态链接库

4.3.2 GT-400-SV 型运动控制卡初始化

4.3.3 对各运动轴的初始化设置

4.3.4 对 I/O 接口初始化设置

4.4 数控弯丝机控制部分软件系统功能实现

4.4.1 驱动程序的封装

4.4.2 加工文件管理

4.4.3 控制系统的参数的设置

4.4.4 三维坐标系的坐标转换

4.4.5 线材自动加工

4.4.6 手动微调设置

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 论文主要工作总结

5.2 研究工作展望

致谢

参考文献

附录：硕士研究生阶段发表论文

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