等离子切割CAD/CNC一体化系统研究开发

论文摘要

数控技术在现代制造系统中处于基础性的、核心的地位。本文针对国内数控等离子切割加工的现状及其对数控系统的需求,研究开发了一种经济型数控等离子切割CAD/CNC一体化系统,并应用于企业的生产实际。具体内容如下:1、设计了等离子切割数控系统“PC+运动控制卡”的开放式运动控制结构。,确定了数控等离子切割系统各功能模块任务,制定了上下位机的通讯策略。2、实现了零件基本图形的定义及平移、旋转、阵列、对称、等距等操作,开发了DXF图形文件输入接口,实现了基于弓高误差的NURBS曲线离散及TureType字体的提取及处理。3、研究了等离子切割加工的切割轨迹自动生成技术。根据切割零件图的几何关系自动生成零件图的树状拓扑结构,根据该结构计算出切割轨迹并自动进行引弧段添加,满足切割加工的工艺要求。4、研究了实时多任务并行处理技术在系统中的应用,实现了CNC系统中上位机软件和运动控制卡的接口设计及自动控制、手动控制等主要功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 数控系统及其发展
• 1.2 数控等离子切割系统
• 1.3 论文选题背景和研究内容
• 第二章 等离子切割CAD/CNC 一体化系统体系结构
• 2.1 系统的硬件结构
• 2.1.1 系统的硬件组成
• 2.1.2 系统各硬件模块的功能
• 2.2 系统软件结构
• 2.2.1 系统各软件模块的功能
• 2.2.2 系统工作流程
• 2.3 系统的上下位机通讯
• 2.3.1 Windows NT 下I/O 端口操作方式
• 2.3.2 Windows 端口驱动程序PortTalk 实现上下位机通讯
• 2.3.3 WDM 驱动程序
• 2.4 本章小结
• 第三章 零件图形设计
• 3.1 图形设计
• 3.1.1 图形几何元素定义与显示
• 3.1.2 NURBS 曲线的离散
• 3.1.3 图形的选择
• 3.1.4 图形变换
• 3.1.5 图形的快捷设计
• 3.2 DXF 文件的读取
• 3.2.1 DXF 文件接口
• 3.2.2 DXF 文件分层读取
• 3.3 基于Voronoi图的零件图等距
• 3.3.1 Voronoi 图
• 3.3.2 平面连通域Voronoi 图在等距中的应用
• 3.4 TrueType字体的提取和处理
• 3.4.1 TrueType 字体轮廓提取
• 3.4.2 TrueType 字体的轮廓交叉处理
• 3.5 本章小结
• 第四章切割轨迹自动生成技术研究
• 4.1 零件边界环识别及其关系树建立
• 4.1.1 边界环的定义及方向判别
• 4.1.2 环的快速提取技术
• 4.1.3 环的几何关系判断
• 4.1.4 环关系的树状拓扑结构的建立
• 4.2 切割轨迹的自动生成
• 4.2.1 切割轨迹的自动生成
• 4.2.2 引弧段的自动添加
• 4.2.3 引弧段的手动添加
• 4.3 切割轨迹验证、保存与读取
• 4.3.1 切割轨迹的验证
• 4.3.2 切割轨迹的保存
• 4.3.3 切割轨迹的读取
• 4.4 本章小结
• 第五章等离子切割CNC 系统实现
• 5.1 加工控制接口设计与实现
• 5.1.1 MCX314 运动控制芯片寄存器
• 5.1.2 运动控制接口设计
• 5.1.3 辅助装置接口设计
• 5.2 实时多任务并行处理技术
• 5.3 自动加工及手动控制功能实现
• 5.3.1 自动加工的控制实现
• 5.3.2 自动加工中的数据交换
• 5.3.3 自动加工中暂停和断点继续功能
• 5.3.4 自动加工中返回加工功能实现
• 5.3.5 手动控制
• 5.4 加工轨迹的实时显示功能实现
• 5.4.1 实时显示中的数据结构
• 5.4.2 直线、圆弧、样条加工时的图形实时显示
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 未来展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间论文发表情况