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