基于ARM9微处理器的数控系统的研究与应用

论文摘要

本论文提出了采用以当前流行的ARM处理器作为控制系统的核心部件的数控系统的硬件设计方案,在此基础上初步完成了系统整体的硬件设计架构,并对个主要部件的主要任务进行了细分。在已有的C型刀补算法的基础上,推导了适于程序实现的控制公式,编程实现了C型刀补的控制方式,使刀补后精度大大提高。针对后加减速在实际加工过程中的缺点,本论文深入研究了更为复杂的前加减速控制算法,针对目前使用较多的步进系统和伺服系统,开发了直线型加减速和S型加减速两种软件控制算法,有效地提高了系统的加工效率、控制精度,避免了柔性冲击。本论文在采用前加减速控制方式的前提下,对直线和圆弧插补进行了研究,重点分析了各种圆弧插补算法,对跨象限的情况提出新的处理方法,简化了圆弧插补的控制过程,减轻了处理器的工作负担,同时深入研究了螺纹加工的控制方法,提出了新的螺纹退尾、螺纹连接的控制方式,开发了相应的控制程序,使螺纹退尾控制在半个螺距以内,螺纹连接处不会产生明显的乱牙,提高了系统的加工效率和精度。通过实际加工进行了测试,证明了可行性。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 国内外发展现状
• 1.1.1 数控技术发展背景
• 1.1.2 国外发展现状
• 1.1.3 国内发展现状
• 1.2 数控技术发展趋势
• 1.3 经济型数控系统及其发展空间
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 1.4.1 本文的主要研究内容
• 1.4.2 论文的主要章节
• 2 数控系统总体设计
• 2.1 普通数控系统分解和功能分析
• 2.1.1 普通数控系统分解
• 2.1.2 数控系统功能分析
• 2.2 系统硬件设计
• 2.2.1 控制系统总体设计
• 2.2.2 外设及接口规划
• 2.2.3 ARM 上电的引导程序
• 2.3 本章小结
• 3 数控车床系统中的刀具补偿
• 3.1 刀具长度补偿
• 3.2 刀具半径补偿
• 3.2.1 补偿的建立
• 3.2.2 补偿模式
• 3.2.3 补偿模式下变更补偿方向的算法
• 3.2.4 补偿模式的取消
• 3.3 非移动指令的处理
• 3.4 本章小结
• 4 加减速控制算法研究与应用
• 4.1 加减速控制算法的研究
• 4.1.1 加减速的控制方式
• 4.1.2 加减速的控制算法
• 4.2 加减速在本系统中的应用
• 4.2.1 加减速控制方式的选择
• 4.2.2 直线型与 S 型加减速的实现
• 4.2.2.1 目标速度计算
• 4.2.2.2 直线加减速
• 4.2.2.3 S 型加减速
• 4.3 本章小结
• 5 插补算法理论分析
• 5.1 插补算法功能分析
• 5.2 插补算法的理论分析与实现
• 5.2.1 圆弧插补
• 5.2.2 螺纹插补
• 5.3 本章小结
• 6 系统测试与实验研究
• 6.1 C 型刀补的测试
• 6.2 插补模块的测试
• 6.3 本章小结
• 全文结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录