隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)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(dòng)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(guó)產(chǎn)數(shù)控雕刻機(jī)在精度、性能、成本等方面還有很大的提升空間,為了提高國(guó)產(chǎn)雕刻機(jī)的性價(jià)比和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(guó)內(nèi)外數(shù)控雕刻機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀和研發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)以ARM9+FPGA為核心控制器,結(jié)合嵌入式系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)雕刻機(jī)控制系統(tǒng)。ARM9作為主處理器,負(fù)責(zé)軌跡插補(bǔ)、速度控制以及運(yùn)行Windows CE操作系統(tǒng);FPGA作為輔處理器,負(fù)責(zé)發(fā)送驅(qū)動(dòng)脈沖,控制步進(jìn)電機(jī)控制器運(yùn)動(dòng)。整個(gè)系統(tǒng)工作時(shí)操作簡(jiǎn)便,可以一體化地實(shí)現(xiàn)從原始數(shù)據(jù)讀取到最后驅(qū)動(dòng)脈沖的發(fā)送,從而擺脫對(duì)工控PC機(jī)的依賴。在軌跡控制方面采用改進(jìn)的數(shù)字積分插補(bǔ)算法（DDA）,降低微處理器插補(bǔ)時(shí)的運(yùn)算量,提高插補(bǔ)效率。在速度控制方面,結(jié)合步進(jìn)電機(jī)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(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)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(jī)因頻繁啟停出現(xiàn)的失步問(wèn)題。仿真試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證基于ARM+FPGA雕刻機(jī)控制系統(tǒng)方案設(shè)... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(shí)時(shí)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(jī)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(tái)支持、可定制等多方面優(yōu)勢(shì)，使得它在嵌入式領(lǐng)域應(yīng)用的越來(lái)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(jī)控制器的各種功能及性能。還能滿足人性化在線升級(jí)等高級(jí)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(jìn)行應(yīng)用軟件的開圖 2-3 所示。

圖 2-4 雕刻機(jī)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖Figure 2-4 engraving machine control system overall design整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的工作流程是：首先通過(guò)鍵盤或觸摸屏進(jìn)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(gè)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(huì)對(duì)讀取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行軌跡優(yōu)化、軌跡預(yù)處理和速度控制等操作計(jì)算出三軸聯(lián)動(dòng)脈沖的關(guān)系并且將這些信息傳送給 FPGA，最終通過(guò) FPGA 將脈沖發(fā)送給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)控制雕刻機(jī)實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)完成產(chǎn)品的雕刻；于此同時(shí)系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)作的過(guò)程都會(huì)實(shí)時(shí)在 LCD 屏幕上顯示出來(lái)以供操作者觀察。2.4 本章小結(jié)簡(jiǎn)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(jī)控制系統(tǒng)本身的需求，給出雕刻機(jī)控制系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)，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(tái)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)開發(fā)打下結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。


本文編號(hào)：3258647