【摘要】： 數(shù)控切割機(jī)是大型船廠、機(jī)械制造和鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)的主要加工生產(chǎn)設(shè)備。目前在數(shù)控切割領(lǐng)域,產(chǎn)品研發(fā)長(zhǎng)期以來一直偏向于大型數(shù)控切割系統(tǒng)的研發(fā),在小型、經(jīng)濟(jì)型應(yīng)用場(chǎng)合缺少低成本的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。因此,開發(fā)應(yīng)用于中小型鋼板切割機(jī)的數(shù)字控制器是當(dāng)前數(shù)控領(lǐng)域一個(gè)新的熱點(diǎn)和具有理論、實(shí)踐意義的研究方向。 本文基于ARM與DSP,設(shè)計(jì)了小型數(shù)控切割機(jī)的嵌入式控制器。實(shí)現(xiàn)了對(duì)以步進(jìn)電機(jī)為執(zhí)行器的切割機(jī)床的加工運(yùn)動(dòng)控制,覆蓋了基于工控機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制卡的大型數(shù)控切割系統(tǒng)的主要功能,很好地解決了小型切割機(jī)的數(shù)字化控制問題。本課題做了以下幾個(gè)方面的研究和開發(fā)工作: 一、針對(duì)小型數(shù)控切割機(jī)體積小、成本低的要求,開發(fā)了基于ARM與DSP的控制器硬件,成本僅為大型數(shù)控系統(tǒng)的1/5至1/10,功能達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。 二、設(shè)計(jì)了具備圖形液晶、PS/2鍵盤和USB等友好接口的完善用戶接口體系,能夠通過U盤讀入加工代碼、通過通用鍵盤輸入指令并在液晶上跟蹤顯示加工圖形。漢字提示和圖形界面直觀易學(xué),有效降低了小型數(shù)控切割機(jī)的操作復(fù)雜程度。 三、由于加工工藝復(fù)雜,在ARM上移植并應(yīng)用了嵌入式操作系統(tǒng),創(chuàng)建多任務(wù)并使用消息響應(yīng)機(jī)制管理各個(gè)界面的切換和操作。同時(shí)移植并應(yīng)用了嵌入式GUI,將字符、漢字、圖形納入統(tǒng)一的API體系中,軟件結(jié)構(gòu)清晰、效率較高。 四、采用一種高效的運(yùn)動(dòng)插補(bǔ)算法。將數(shù)字增量算法改進(jìn)引入到以步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行器的開環(huán)控制系統(tǒng)中,保證在插補(bǔ)過程中移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)路徑與插補(bǔ)輪廓之間的誤差始終保持在一個(gè)脈沖當(dāng)量之內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口和控制指令的傳輸,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了DSP與上位機(jī)ARM之間的數(shù)據(jù)通訊。 本文開發(fā)的小型數(shù)控切割機(jī)控制器已經(jīng)做出了實(shí)物原型,目前正在切割機(jī)生產(chǎn)廠進(jìn)行性能測(cè)試。已完成的測(cè)試結(jié)果表明,系統(tǒng)控制精度高,界面和功能完善,運(yùn)行穩(wěn)定可靠,能夠滿足切割機(jī)的自動(dòng)控制要求。
【圖文】：

最大切割速度 50-2000 毫米/分最大回程速度 3000 毫米/分聯(lián)動(dòng)軸數(shù) 2 軸聯(lián)動(dòng)輸入坐標(biāo)范圍 +/-9999.999 毫米最大單個(gè)用戶程序 32K（>1000 行）用戶程序空間 1G用戶程序個(gè)數(shù) 同一文件夾下不超過 500 個(gè)機(jī)箱尺寸 280*230*852.3 數(shù)字控制器的方案設(shè)計(jì)2.3.1 控制器總體方案設(shè)計(jì)

Figure 2-2 Structure of User Module片機(jī)選用 Samsung 的 S3C44B0X 即 ARM7TDM 外存電路，PS/2 鍵盤電路，SD 卡和 USB 接驅(qū)動(dòng)與控制電路。設(shè)計(jì)方案中實(shí)現(xiàn)一個(gè) USB H戶代碼接口，讀寫用戶 U 盤信息；后者置于控作為小硬盤，實(shí)現(xiàn)讀出寫入雙向操作，替代了 擴(kuò)充了可存儲(chǔ)用戶代碼空間，滿足了用戶在加工。由于 SD 卡的讀寫速度快于 EEPROM，該設(shè)計(jì) 32K 的非易失性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，，用于存儲(chǔ)坐標(biāo)用非易失性存儲(chǔ)器的目的在于使得設(shè)計(jì)的小型切繼續(xù)加工未完成的工件，保證廠區(qū)斷電或者操作設(shè)計(jì)參考 3.2.5 節(jié)。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TP368.11

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7 本報(bào)記者 王然;聯(lián)想選擇ARM 英特爾陣營(yíng)驚現(xiàn)裂痕[N];經(jīng)濟(jì)觀察報(bào);2009年

8 記者 晁國(guó)榮;SBMCC1200型數(shù)控切割機(jī)在寶冶建設(shè)研制成功[N];中國(guó)冶金報(bào);2005年

9 王如晨;ARM總裁：將進(jìn)入小尺寸筆記本市場(chǎng)[N];第一財(cái)經(jīng)日?qǐng)?bào);2008年

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本文編號(hào)：2650803