三坐标测量机开放式运动控制器设计

三坐标测量机开放式运动控制器设计

论文摘要

三坐标测量机是一种通用性强、自动化程度高、效率高的测量系统,随着现代工业对测量技术提出越来越高的要求,三坐标测量机正逐渐成为制造业的主导检测设备。研究、设计三坐标测量机开放式运动控制器对改善三坐标测量机的性能,有着非常显著的理论价值和实际应用价值。本文对智泰光电科技有限公司的三坐标测量机进行研究,开发它的基于USB通信的开放式运动控制器。论文的主要工作如下:1.对开放式数控技术、开放式运动控制器等进行研究。设计以MCX314芯片、MAX EPM7064、单片机C8051F340、光电耦合器以及外围电路等构成运动控制器,它与上位机PC一起构成三坐标测量机的“PC+运动控制器”的开放式数控系统。探讨了该控制器控制三坐标测量机的X、Y、Z、U 4根轴的交流伺服电机的情况。2.对USB通信规范和基本原理进行研究,着重探讨基于USB2.0规范的应用系统的基本组成框架。针对性地研究了C8051F340单片机及其功能,以它实现USB通信功能连接PC与运动控制器。同时,阐述了USB设备驱动程序的开发流程,研究基于C8051F340的USB协议的实现和固件程序的开发。3.封装基于MCX314寄存器操作的函数,并利用它编制数控系统主控程序。进行三坐标测量机运动控制器测试,结果表明:四轴电机运动平稳,实现了三坐标测量机基本的运动控制。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 三坐标测量机与运动控制技术
  • 1.1.1 数控技术
  • 1.1.2 数控技术的发展历史
  • 1.1.3 数控系统控制方法
  • 1.1.4 开放式数控系统
  • 1.1.5 开放式运动控制器
  • 1.1.6 开放式运动控制器优点
  • 1.1.7 国内外开放式运动控制器现状
  • 1.1.8 现状及发展趋势
  • 1.2 课题介绍与研究意义
  • 1.3 本章小结
  • 第二章 系统总体设计及USB 通信
  • 2.1 三坐标测量机系统功能
  • 2.2 测量机数控系统的硬件构成
  • 2.3 USB 通信
  • 2.3.1 USB 概述
  • 2.3.2 USB 总线的优点
  • 2.3.3 USB 数据传输方式
  • 2.4 USB 数据通信结构
  • 2.4.1 传输(Transfer)
  • 2.4.2 事务(Transaction)
  • 2.4.3 包(Packet)、域(Field)
  • 2.5 USB 设备的逻辑结构
  • 2.6 USB 系统通信模型层次的关系
  • 2.7 C8051F340 单片机系统概述
  • 2.7.1 C8051F340 简介
  • 2.7.2 C8051F340 主要功能部件
  • 2.7.3 基本参数
  • 2.7.4 C8051F340 微控制器核
  • 2.7.5 USB 总线控制器
  • 2.8 USB 通信具体实现
  • 2.8.1 设备驱动程序的设计
  • 2.8.2 固件(Firmware)程序设计
  • 2.8.3 单片机固件调试
  • 2.9 本章小结
  • 第三章 控制器硬件设计
  • 3.1 MCX314
  • 3.2 MCX314 功能分析
  • 3.3 8 位数据总线的寄存器地址映射
  • 3.4 MCX314 初始化
  • 3.5 位置控制和限位
  • 3.6 时钟电路
  • 3.7 接口电路
  • 3.8 抗干扰电路
  • 3.9 本章小结
  • 第四章 上位机程序设计
  • 4.1 运动控制的上位机程序
  • 4.1.1 基本数据结构
  • 4.1.2 DLL 的编写
  • 4.2 上位机测试界面
  • 4.3 本章小结
  • 第五章 总结与展望
  • 参考文献
  • 发表论文和科研情况说明
  • 致谢
  • 相关论文文献

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