本文關(guān)鍵詞：基于嵌入式平臺(tái)的三維高速數(shù)控雕刻機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 隨著科技的進(jìn)步,數(shù)字控制技術(shù)和機(jī)電一體化系統(tǒng)得到了飛速發(fā)展,數(shù)控雕刻機(jī)控制器就是機(jī)電一體化系統(tǒng)的典型代表,是現(xiàn)代科技基礎(chǔ)上制造系統(tǒng)與技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)備之一,但是目前國(guó)產(chǎn)雕刻機(jī)使用的數(shù)控系統(tǒng)在性能和價(jià)格上不能很好的協(xié)調(diào),成為影響國(guó)產(chǎn)數(shù)控雕刻機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的制約因素之一。據(jù)此,本文設(shè)計(jì)了一套基于嵌入式的三維高速數(shù)控雕刻機(jī)控制系統(tǒng),以ARM9和FPGA為核心控制器完成了控制系統(tǒng)的開發(fā),并根據(jù)工業(yè)產(chǎn)品需求將該系統(tǒng)應(yīng)用到了實(shí)際系統(tǒng)開發(fā)當(dāng)中,以優(yōu)良的控制性能和較低的價(jià)格增強(qiáng)國(guó)產(chǎn)數(shù)控雕刻機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 本課題將數(shù)控技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用有機(jī)結(jié)合起來,提出利用32位ARM9微處理器與FPGA相結(jié)合來取代目前市場(chǎng)上主流的單片機(jī)與工控機(jī)相結(jié)合的聯(lián)機(jī)控制,以Windows CE操作系統(tǒng)為平臺(tái),由ARM完成速度和軌跡控制計(jì)算,FPGA完成驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)送,整個(gè)控制器一體化完成從原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)讀取到最終控制信號(hào)的輸出,徹底擺脫了對(duì)工控機(jī)的依賴。 通過對(duì)待加工軌跡預(yù)處理,本文解決了避免過切雕刻和進(jìn)給電機(jī)頻繁升、降速之間的矛盾,既保證了雕刻過程的高速和連續(xù)也避免了雕刻時(shí)行程方向的改變而引起進(jìn)給速度跳變?cè)斐傻膶?duì)電機(jī)和機(jī)床的沖擊。 在速度控制中,本課題結(jié)合了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩-頻率特性和微處理器計(jì)算能力,提出了利用直線段擬合指數(shù)曲線進(jìn)行加、減速控制,合理的利用了微處理器的資源,同時(shí)使電機(jī)的升、降速過程快而且平穩(wěn);在軌跡控制中,對(duì)普通數(shù)字積分插補(bǔ)算法進(jìn)行改進(jìn),運(yùn)用了快速數(shù)字積分插補(bǔ)算法,使控制器對(duì)插補(bǔ)過程的運(yùn)算效率更高,減小了控制器的運(yùn)算壓力。 最后將所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際雕刻試驗(yàn),該控制器有友好的人機(jī)界面和強(qiáng)大的輔助功能,同時(shí)支持?jǐn)?shù)控常用的G代碼和HPGL代碼,可完成對(duì)裝飾品、字牌等復(fù)雜圖形的雕刻。 實(shí)際試驗(yàn)證明了本文所提的基于嵌入式三維高速數(shù)控雕刻機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性和可靠性,具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：嵌入式 數(shù)控 高速雕刻機(jī) ARM和FPGA 速度和軌跡控制
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 項(xiàng)目來源10-11
• 1.2 數(shù)控雕刻機(jī)概述11-13
• 1.2.1 雕刻工藝和數(shù)控雕刻機(jī)11-12
• 1.2.2 數(shù)控雕刻機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 數(shù)控雕刻機(jī)未來發(fā)展趨勢(shì)13
• 1.3 嵌入式系統(tǒng)概述13-16
• 1.3.1 嵌入式技術(shù)發(fā)展和特點(diǎn)14-15
• 1.3.2 嵌入式技術(shù)在數(shù)控領(lǐng)域的應(yīng)用15-16
• 1.4 課題研究的主要內(nèi)容16-17
• 第二章 控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)17-21
• 2.1 設(shè)計(jì)需求17-18
• 2.2 面向嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的要點(diǎn)及基本流程18-19
• 2.3 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)19-21
• 第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)21-38
• 3.1 微處理器S3C2440 概述21-23
• 3.1.1 ARM 簡(jiǎn)介21-22
• 3.1.2 微處理器S3C2440 簡(jiǎn)介22-23
• 3.2 控制系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)23-24
• 3.3 基于S3C2440 最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)24-32
• 3.3.1 電源電路設(shè)計(jì)24-26
• 3.3.2 復(fù)位和時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)26
• 3.3.3 JTAG 調(diào)試電路設(shè)計(jì)26-28
• 3.3.4 Flash 接口電路設(shè)計(jì)28-30
• 3.3.5 SDRAM 接口電路設(shè)計(jì)30-32
• 3.4 鍵盤電路設(shè)計(jì)32-34
• 3.4.1 鍵盤按鍵功能設(shè)計(jì)32-33
• 3.4.2 鍵盤電路設(shè)計(jì)33-34
• 3.5 系統(tǒng)接口電路設(shè)計(jì)34-38
• 3.5.1 進(jìn)給信號(hào)接口電路35-36
• 3.5.2 信號(hào)輸入、輸出接口電路36-38
• 第四章 嵌入式操作系統(tǒng)平臺(tái)38-44
• 4.1 嵌入式操作系統(tǒng)比選方案38-40
• 4.1.1 嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)38-39
• 4.1.2 嵌入式操作系統(tǒng)的比選39-40
• 4.2 控制系統(tǒng)應(yīng)用程序中線程的構(gòu)架40-44
• 4.2.1 Windows CE 的進(jìn)程和線程描述40-41
• 4.2.2 應(yīng)用程序線程構(gòu)架設(shè)計(jì)41-44
• 第五章 雕刻機(jī)加工速度控制方法44-56
• 5.1 步進(jìn)電機(jī)加減速控制45-52
• 5.1.1 勻速升降控制方法45
• 5.1.2 S 型曲線升降速控制45-46
• 5.1.3 指數(shù)規(guī)律曲線的擬合46-49
• 5.1.4 指數(shù)規(guī)律曲線雕刻實(shí)例49-52
• 5.2 速度控制中過切雕刻的避免52-54
• 5.2.1 待加工軌跡預(yù)處理原理53
• 5.2.2 待加工軌跡預(yù)處理的實(shí)現(xiàn)53-54
• 5.3 雕刻過程速度控制54-56
• 第六章 雕刻機(jī)加工軌跡控制方法56-67
• 6.1 插補(bǔ)技術(shù)56-58
• 6.1.1 插補(bǔ)的基本概念56-57
• 6.1.2 插補(bǔ)算法的分類及其特點(diǎn)57
• 6.1.3 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)57-58
• 6.1.4 基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)58
• 6.2 雕刻加工的軌跡控制實(shí)現(xiàn)58-67
• 6.2.1 逐點(diǎn)比較法58-60
• 6.2.2 數(shù)字積分法60-65
• 6.2.3 數(shù)字積分法的改進(jìn)和在本系統(tǒng)中的應(yīng)用65-67
• 第七章 課題總結(jié)與展望67-69
• 7.1 課題總結(jié)67-68
• 7.2 課題展望68-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 附錄73-75
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、攻讀碩士期間完成的論文和科研成果75-76

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 李丹;;基于嵌入式的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控雕刻機(jī)的硬件設(shè)計(jì)[J];裝備制造技術(shù);2013年01期

2 汪越;張甲英;;基于ARM9的多功能數(shù)控機(jī)床硬件設(shè)計(jì)[J];中國(guó)制造業(yè)信息化;2012年03期

3 余國(guó)虎;曾曉雁;;一種新的激光三維雕刻技術(shù)研究[J];中國(guó)高新技術(shù)企業(yè);2010年27期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 李松松;基于嵌入式技術(shù)的數(shù)控雕刻機(jī)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)[D];電子科技大學(xué);2011年

2 李俊;基于嵌入式數(shù)控的激光切雕控制系統(tǒng)研究與開發(fā)[D];電子科技大學(xué);2010年

3 李光學(xué);嵌入式數(shù)控雕刻機(jī)控制軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：基于嵌入式平臺(tái)的三維高速數(shù)控雕刻機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：482759