基于DSP的雕刻機控制系統(tǒng)的研究
發(fā)布時間：2021-11-05 11:22
數控技術是當今先進制造技術的核心,是一項共性技術,反映了一個國家制造技術的水平和工業(yè)水平。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數控技術以提高制造能力和水平,提高對動態(tài)市場的適應能力和競爭能力。雕刻機的數控系統(tǒng)是數控雕刻機的控制核心,其控制功能的強弱、控制性能的優(yōu)劣直接關系著數控雕刻機的加工質量與加工效率,對整個雕刻機的性價比和市場競爭力都至關重要。所以本文以高性能DSP作為控制系統(tǒng)的核心,研究性價比更高、控制性能更出色、精度更高的數控雕刻機。本文在對控制系統(tǒng)、雕刻技術進行分析研究的基礎上,提出了基于DSP的數控雕刻機控制系統(tǒng)的總體研究方案,建立了基于32位微處理器TMS320F2812的硬件平臺及基于μCOS-Ⅱ操作系統(tǒng)的軟件平臺控制系統(tǒng)。采用模塊化設計,以TMS320F2812為控制核心模塊,完成系統(tǒng)的信息處理計算功能;采用SST39VF800A芯片與K9F4G08U0E芯片來擴展存儲器模塊,用以存儲加工數據及路徑文件;采用內部專用通信模塊MAX232A芯片實現CPU與外設間的通信;通過控制系統(tǒng)開關量信號控制主軸變頻器的啟動停止,通過模擬量信號自動控制主軸轉速從而實現對雕刻機主軸速度的控制;采...
【文章來源】：河北科技大學河北省
【文章頁數】：82 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
數控雕刻機控制系統(tǒng)示意圖
河北科技大學碩士學位論文10圖2-2雕刻機結構示意圖（3）主軸速度控制：根據雕刻機主軸的功能特性采用變頻調速電機，其轉速區(qū)間為0-24000rpm。如此設計的優(yōu)勢就是，用戶可通過對主軸電機進行調速，來加工切削不同的深度，針對不同工況進行靈活調整。主軸速度越高，就具有更高的切削速度，有利于改善刀具的切削能力，是零件具有更好的表面光潔度。但有時受刀具或零件材質的限制，若需保證雕刻的質量，需降低主軸的運行速度。（4）控制精度：為保證系統(tǒng)較高的性價比，滿足多種控制目標的控制需求，控制系統(tǒng)以步進電機為驅動進行伺服控制，控制精度通過執(zhí)行機構保證在±0.02mm。（5）指令格式：數控雕刻機的常用指令程序格式有兩種，為了使系統(tǒng)能具有更廣泛的適用性，這就需要兼容G指令。（6）經濟性指標：為了使系統(tǒng)具有更好的市場競爭力和性價比，在保證功能的前提下，將成本盡可能的降低。2.3總體方案控制系統(tǒng)總體方案的確定，首先要充分了解雕刻機行業(yè)在國內外的發(fā)展現狀、工作原理及分類，確定系統(tǒng)開發(fā)所需達到的最終目標，明確要實現的具體功能，分析系統(tǒng)目標實現的可能性，綜合考慮系統(tǒng)的開發(fā)策略，結合以上任務來制定工程進度安排。其次，是確立一個初步的系統(tǒng)設計方案，包括系統(tǒng)設計的初步說明、描述文檔和設計方案，要考慮到每種系統(tǒng)的可能的組成，估算每種系統(tǒng)的成本和效益，在充分權衡各方案的基礎上選擇一個較為優(yōu)良的方案并制定詳細計劃。最后，對已有的初步方案加以完善與實施，通過軟硬件聯動調試，最終制成樣品機后對樣品機展開可靠性測試與性能測試。在確定了系統(tǒng)的整體目標后，為系統(tǒng)設計總體方案提供了主要依據。系統(tǒng)的總體方案就是為系統(tǒng)整體開發(fā)提供一個大方向，明確系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)的思路及劃分。要想使得系統(tǒng)整體有?
河北科技大學碩士學位論文14法、乘法和移位計算都能夠在同一處理周期中完成，核心計算速度為20MIP/50ns。此外，DSP還具還具備數控加工中所需的多種特殊功能，如數據指針反向尋址、高速中斷處理以及硬件尋址控制等。TMS320F2812具有以下特點：（1）高性能TMS320F2812DSP芯片是32位定點微控制單元，主頻能夠達到150MHz；所以它具備數控雕刻機所需的高速計算能力，同時還具備強大的微型處理器外設集成功能。（2）適用于多種控制類工業(yè)設備的總線接口，如CAN總線、PWM總線、I2C總線、SPI總線等；（3）體積孝性能強、便攜性高，同時適用于多種手持設備；（4）能夠應用于各種較為嚴苛的工業(yè)作業(yè)環(huán)境；圖3-1TMS320F2812示意圖
【參考文獻】：
期刊論文
[1]現代機械加工中數控技術的應用研究[J]. 顏偉. 農家參謀. 2019(20)
[2]高速高精度數控雕刻機控制技術的分析[J]. 張超,姚玉梅. 決策探索(中). 2018(02)
[3]國產化數控系統(tǒng)的應用現狀與發(fā)展趨勢[J]. 田建忠. 金屬加工(冷加工). 2018(02)
[4]三軸雕刻機人機交互界面設計[J]. 夏爾冬,王春榮,熊昌炯,劉建軍,高浩. 寧德師范學院學報(自然科學版). 2016(04)
[5]國內外數控系統(tǒng)技術研究現狀與發(fā)展趨勢[J]. 蔡銳龍,李曉棟,錢思思. 機械科學與技術. 2016(04)
[6]試分析復雜表面多軸數控加工的精度控制[J]. 王煒罡. 山東工業(yè)技術. 2016(03)
[7]基于運動控制器的雕刻機控制系統(tǒng)設計[J]. 劉勇求. 機床與液壓. 2016(02)
[8]數控雕刻機控制系統(tǒng)研究及實現[J]. 陳藝沖. 電子世界. 2014(18)
[9]嵌入式SoC單片機在雕刻機數控系統(tǒng)中的應用[J]. 王鎖弘. 電子科技. 2014(09)
[10]基于μcos-Ⅲ數控系統(tǒng)的研制[J]. 張自謙,黃穗,鄧麗貞. 機電工程技術. 2014(05)
碩士論文
[1]基于FPGA的雕刻機32位運動控制器設計[D]. 陳嶸.內蒙古大學 2019
[2]激光雕刻機的結構及控制系統(tǒng)的研究[D]. 楊曉禮.長春理工大學 2018
[3]大族彼岸數字控制軟件技術有限公司發(fā)展戰(zhàn)略研究[D]. 夏劍杰.吉林大學 2018
[4]基于ARM+FPGA雕刻機控制系統(tǒng)的設計[D]. 任福.哈爾濱理工大學 2018
[5]激光雕刻機控制系統(tǒng)設計[D]. 孫征.華北理工大學 2018
[6]經濟型高速高精度數控雕刻系統(tǒng)開發(fā)[D]. 蔡君義.西安建筑科技大學 2016
[7]基于ARM+DSP的雙CPU運動控制器設計[D]. 李弘揚.華中科技大學 2016
[8]高速數控雕刻加工技術研究[D]. 張紹青.上海應用技術學院 2015
[9]基于嵌入式網絡的雕刻機數控系統(tǒng)研究與實現[D]. 高陽東.西安科技大學 2014
[10]基于自適應模糊PID控制的激光雕刻系統(tǒng)的研究[D]. 趙兵.燕山大學 2012
本文編號：3477704
【文章來源】：河北科技大學河北省
【文章頁數】：82 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
數控雕刻機控制系統(tǒng)示意圖
河北科技大學碩士學位論文10圖2-2雕刻機結構示意圖（3）主軸速度控制：根據雕刻機主軸的功能特性采用變頻調速電機，其轉速區(qū)間為0-24000rpm。如此設計的優(yōu)勢就是，用戶可通過對主軸電機進行調速，來加工切削不同的深度，針對不同工況進行靈活調整。主軸速度越高，就具有更高的切削速度，有利于改善刀具的切削能力，是零件具有更好的表面光潔度。但有時受刀具或零件材質的限制，若需保證雕刻的質量，需降低主軸的運行速度。（4）控制精度：為保證系統(tǒng)較高的性價比，滿足多種控制目標的控制需求，控制系統(tǒng)以步進電機為驅動進行伺服控制，控制精度通過執(zhí)行機構保證在±0.02mm。（5）指令格式：數控雕刻機的常用指令程序格式有兩種，為了使系統(tǒng)能具有更廣泛的適用性，這就需要兼容G指令。（6）經濟性指標：為了使系統(tǒng)具有更好的市場競爭力和性價比，在保證功能的前提下，將成本盡可能的降低。2.3總體方案控制系統(tǒng)總體方案的確定，首先要充分了解雕刻機行業(yè)在國內外的發(fā)展現狀、工作原理及分類，確定系統(tǒng)開發(fā)所需達到的最終目標，明確要實現的具體功能，分析系統(tǒng)目標實現的可能性，綜合考慮系統(tǒng)的開發(fā)策略，結合以上任務來制定工程進度安排。其次，是確立一個初步的系統(tǒng)設計方案，包括系統(tǒng)設計的初步說明、描述文檔和設計方案，要考慮到每種系統(tǒng)的可能的組成，估算每種系統(tǒng)的成本和效益，在充分權衡各方案的基礎上選擇一個較為優(yōu)良的方案并制定詳細計劃。最后，對已有的初步方案加以完善與實施，通過軟硬件聯動調試，最終制成樣品機后對樣品機展開可靠性測試與性能測試。在確定了系統(tǒng)的整體目標后，為系統(tǒng)設計總體方案提供了主要依據。系統(tǒng)的總體方案就是為系統(tǒng)整體開發(fā)提供一個大方向，明確系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)的思路及劃分。要想使得系統(tǒng)整體有?
河北科技大學碩士學位論文14法、乘法和移位計算都能夠在同一處理周期中完成，核心計算速度為20MIP/50ns。此外，DSP還具還具備數控加工中所需的多種特殊功能，如數據指針反向尋址、高速中斷處理以及硬件尋址控制等。TMS320F2812具有以下特點：（1）高性能TMS320F2812DSP芯片是32位定點微控制單元，主頻能夠達到150MHz；所以它具備數控雕刻機所需的高速計算能力，同時還具備強大的微型處理器外設集成功能。（2）適用于多種控制類工業(yè)設備的總線接口，如CAN總線、PWM總線、I2C總線、SPI總線等；（3）體積孝性能強、便攜性高，同時適用于多種手持設備；（4）能夠應用于各種較為嚴苛的工業(yè)作業(yè)環(huán)境；圖3-1TMS320F2812示意圖
【參考文獻】：
期刊論文
[1]現代機械加工中數控技術的應用研究[J]. 顏偉. 農家參謀. 2019(20)
[2]高速高精度數控雕刻機控制技術的分析[J]. 張超,姚玉梅. 決策探索(中). 2018(02)
[3]國產化數控系統(tǒng)的應用現狀與發(fā)展趨勢[J]. 田建忠. 金屬加工(冷加工). 2018(02)
[4]三軸雕刻機人機交互界面設計[J]. 夏爾冬,王春榮,熊昌炯,劉建軍,高浩. 寧德師范學院學報(自然科學版). 2016(04)
[5]國內外數控系統(tǒng)技術研究現狀與發(fā)展趨勢[J]. 蔡銳龍,李曉棟,錢思思. 機械科學與技術. 2016(04)
[6]試分析復雜表面多軸數控加工的精度控制[J]. 王煒罡. 山東工業(yè)技術. 2016(03)
[7]基于運動控制器的雕刻機控制系統(tǒng)設計[J]. 劉勇求. 機床與液壓. 2016(02)
[8]數控雕刻機控制系統(tǒng)研究及實現[J]. 陳藝沖. 電子世界. 2014(18)
[9]嵌入式SoC單片機在雕刻機數控系統(tǒng)中的應用[J]. 王鎖弘. 電子科技. 2014(09)
[10]基于μcos-Ⅲ數控系統(tǒng)的研制[J]. 張自謙,黃穗,鄧麗貞. 機電工程技術. 2014(05)
碩士論文
[1]基于FPGA的雕刻機32位運動控制器設計[D]. 陳嶸.內蒙古大學 2019
[2]激光雕刻機的結構及控制系統(tǒng)的研究[D]. 楊曉禮.長春理工大學 2018
[3]大族彼岸數字控制軟件技術有限公司發(fā)展戰(zhàn)略研究[D]. 夏劍杰.吉林大學 2018
[4]基于ARM+FPGA雕刻機控制系統(tǒng)的設計[D]. 任福.哈爾濱理工大學 2018
[5]激光雕刻機控制系統(tǒng)設計[D]. 孫征.華北理工大學 2018
[6]經濟型高速高精度數控雕刻系統(tǒng)開發(fā)[D]. 蔡君義.西安建筑科技大學 2016
[7]基于ARM+DSP的雙CPU運動控制器設計[D]. 李弘揚.華中科技大學 2016
[8]高速數控雕刻加工技術研究[D]. 張紹青.上海應用技術學院 2015
[9]基于嵌入式網絡的雕刻機數控系統(tǒng)研究與實現[D]. 高陽東.西安科技大學 2014
[10]基于自適應模糊PID控制的激光雕刻系統(tǒng)的研究[D]. 趙兵.燕山大學 2012
本文編號：3477704
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