基于Windows的电火花线切割监测系统研究与开发

论文摘要

电火花数控线切割加工作为特种加工的一种重要方法,其应用日益广泛,尤其在模具加工等领域,已经成为一种不可缺少的先进加工方法。高速走丝电火花线切割机是我国独创的电加工设备,结构简单、价格低廉、使用成本低,是我国产量最大、应用最广泛的机床种类之一。目前,国内现有的高速走丝线切割控制系统是开环的,即控制系统对输出给步进电机的信号没有反馈,这样的结构对于加工过程是不安全的。本文针对该问题,在广泛查阅相关文献和调研的基础上,采用面向对象的编程技术,创造性地开发出电火花线切割监测系统。该系统采用目前最流行的Windows操作系统作为基础平台,以功能强大的VC++为开发工具。本文对该监测系统的关键技术进行了研究,主要内容和成果如下:1.根据电火花线切割监测系统的功能需求,确定监测系统硬件总体框架,选用并口作为机床与PC的通信接口,实现了PC与线切割机床的互连。2.根据线切割监测系统的功能要求,合理划分系统任务,利用Windows操作系统的多线程技术实现监测系统的多任务并行处理。对监测系统进行功能需求分析,采用模块化的编程思想,合理划分系统的功能模块。3.在线切割监测系统的设计中,利用优先级最高的监控线程,实现对控制信号的监测,讨论了监测程序算法的实现;并口的数据采集任务作为一个实时周期性任务,在系统设计中,利用多媒体定时器来完成,它的定时精度可达1ms,能够满足实时性要求,重点研究了多媒体定时器的使用及其在本系统中的程序实现。4.对系统中的并口应用进行研究,分析了3B代码的指令格式,并对3B代码的译码及其算法进行了研究。5.对逐点比较插补算法进行研究,在此基础上实现了线切割加工的模拟仿真。在线切割加工过程中,本监测系统能够对加工轨迹进行实时跟踪显示,当实际轨迹偏离加工图形一定距离时,系统及时报警并停机,防止产生废品。本系统还具有线切割加工仿真功能。该系统经过济南科特电加工技术有限公司及其用户试验使用,认为其界面友好、操作方便、功能完备、易学易用、性能稳定,具有良好的推广应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电火花线切割机床的分类
• 1.3 国内外电火花线切割加工技术的发展及研究现状
• 1.3.1 国外电火花线切割技术的发展及现状
• 1.3.2 我国电火花线切割技术的发展及现状
• 1.4 课题研究的目的及意义
• 1.5 本课题来源及研究内容
• 第2章 线切割监测系统的总体结构
• 2.1 线切割加工原理
• 2.2 高速走丝线切割机的结构
• 2.3 监测系统的硬件结构
• 2.4 软件结构及主要功能模块
• 2.4.1 线切割监测系统的功能需求分析
• 2.4.2 软件结构及模块划分
• 2.4.3 软件总体界面设计
• 2.5 本章小结
• 第3章 并口在监测系统中的应用
• 3.1 并口
• 3.1.1 PC并行端口介绍
• 3.1.2 PC标准配备并行口介绍
• 3.1.3 PC并行口数字输入/输出
• 3.2 监测系统中并口的应用
• 3.3 PC并行口数字输入/输出的VC实现
• 3.3.1 WinIo库在VC应用程序中的使用
• 3.3.2 WinIo库在本系统中的应用
• 3.4 本章小结
• 第4章 系统主要功能模块实现及关键技术
• 4.1 3B指令可视化功能实现
• 4.1.1 3B指令格式及编程方法
• 4.1.2 3B代码的译码
• 4.1.2.1 数据存储结构设计
• 4.1.2.2 3B代码中图形信息的提取
• 4.1.3 图形范围的获取
• 4.1.4 坐标变换和映射模式
• 4.1.4.1 设备坐标和逻辑坐标
• 4.1.4.2 映射模式介绍
• 4.1.4.3 窗口和视口
• 4.1.4.4 本系统中逻辑坐标和设备坐标的转换
• 4.2 仿真模块的设计与实现
• 4.2.1 逐点比较插补算法
• 4.2.2 仿真算法
• 4.3 监测模块的设计与实现
• 4.3.1 内存位图的图形轨迹绘制
• 4.3.2 图形跟踪显示模块
• 4.4 数据采集模块的设计与实现
• 4.4.1 数据采集定时方法的比较与选择
• 4.4.2 多媒体定时器的应用
• 4.4.3 数据采集模块的实现
• 4.5 监测系统的多线程设计
• 4.5.1 多线程技术简介
• 4.5.2 线程的基本操作
• 4.5.3 监测系统的线程安排
• 4.5.4 监测系统多线程的实现
• 4.6 本章小结
• 第5章 系统的实例分析
• 5.1 系统操作界面
• 5.2 仿真实例
• 5.3 监测实验
• 5.4 本章小结
• 总结与展望
• 总结
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表