隨著科學(xué)技術(shù)的日益進步,數(shù)字控制技術(shù)和電子信息技術(shù)得到了飛速發(fā)展,帶動數(shù)控雕刻技術(shù)在木工、徽章、標(biāo)牌、模具等加工領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。但目前國產(chǎn)數(shù)控雕刻機在精度、性能、成本等方面還有很大的提升空間,為了提高國產(chǎn)雕刻機的性價比和市場競爭力,研制加工速度快、精度高、成本低的數(shù)控系統(tǒng)顯得尤為重要。本文在分析國內(nèi)外數(shù)控雕刻機發(fā)展現(xiàn)狀和研發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)上,設(shè)計以ARM9+FPGA為核心控制器,結(jié)合嵌入式系統(tǒng)來設(shè)計雕刻機控制系統(tǒng)。ARM9作為主處理器,負責(zé)軌跡插補、速度控制以及運行Windows CE操作系統(tǒng);FPGA作為輔處理器,負責(zé)發(fā)送驅(qū)動脈沖,控制步進電機控制器運動。整個系統(tǒng)工作時操作簡便,可以一體化地實現(xiàn)從原始數(shù)據(jù)讀取到最后驅(qū)動脈沖的發(fā)送,從而擺脫對工控PC機的依賴。在軌跡控制方面采用改進的數(shù)字積分插補算法（DDA）,降低微處理器插補時的運算量,提高插補效率。在速度控制方面,結(jié)合步進電機頻率-轉(zhuǎn)矩的特性,采用多條離散微線段擬合指數(shù)型曲線的方法實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)的加減速控制;另外輔以“大S”集合算法完成軌跡預(yù)處理,解決電機因頻繁啟停出現(xiàn)的失步問題。仿真試驗進一步驗證基于ARM+FPGA雕刻機控制系統(tǒng)方案設(shè)... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

主流嵌入式操作系統(tǒng)使用情況圖

慮操作系統(tǒng)的可裁減性、實時性能。、性能、開放性、網(wǎng)絡(luò)支持等方面的考慮，決定為雕刻機數(shù)控系統(tǒng)的嵌入式操作系統(tǒng)。Windows C低成本、良好的移植性、多硬件平臺支持、可定制等多方面優(yōu)勢，使得它在嵌入式領(lǐng)域應(yīng)用的越來越 CE 操作系統(tǒng)的支持下，利用及其高效管理各種軟雕刻機控制器的各種功能及性能。還能滿足人性化在線升級等高級功能[37]。為滿足控制器應(yīng)用軟件的E 嵌入式下的圖形用戶界面程序進行應(yīng)用軟件的開圖 2-3 所示。

圖 2-4 雕刻機控制系統(tǒng)總體設(shè)計圖Figure 2-4 engraving machine control system overall design整個數(shù)控系統(tǒng)的工作流程是：首先通過鍵盤或觸摸屏進行刀具坐標(biāo)、脈沖當(dāng)量、加速度、雕刻最大速度等加工參數(shù)的設(shè)置，然后在 USB 文件中選擇一個由專業(yè) CAD 軟件生成好的雕刻加工軌跡數(shù)據(jù)讀取到系統(tǒng)中，S3C2440 主處理器會對讀取到的數(shù)據(jù)進行軌跡優(yōu)化、軌跡預(yù)處理和速度控制等操作計算出三軸聯(lián)動脈沖的關(guān)系并且將這些信息傳送給 FPGA，最終通過 FPGA 將脈沖發(fā)送給驅(qū)動機構(gòu)來控制雕刻機實現(xiàn)三軸聯(lián)動完成產(chǎn)品的雕刻；于此同時系統(tǒng)整個運作的過程都會實時在 LCD 屏幕上顯示出來以供操作者觀察。2.4 本章小結(jié)簡述了嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)的基本流程，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)開發(fā)所需的因素及基本流程和數(shù)控雕刻機控制系統(tǒng)本身的需求，給出雕刻機控制系統(tǒng)的整體方案設(shè)計，選出合適的微處理器芯片和嵌入式操作系統(tǒng)。為下一步硬件平臺設(shè)計和軟件系統(tǒng)開發(fā)打下結(jié)實的基礎(chǔ)。


本文編號：3258647