水刀切割控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、水刀切割設(shè)備是利用超高壓作用于水形成一個極細小的水柱進行冷態(tài)切割的機器。由于水刀切割過程中不產(chǎn)生熱效應(yīng)、不會改變原材料的化學(xué)性質(zhì)，并且是一種清潔的切割方式，所以水刀切割的應(yīng)用范圍越來越廣泛。運動控制系統(tǒng)作為水刀切割設(shè)備的大腦，直接決定了設(shè)備的加工速度和精度，因此高速高精度的水刀切割運動控制系統(tǒng)的研究顯得特別重要。
　　本文以合作企業(yè)的水刀切割設(shè)備研制項目為背景，對水刀切割運動控制系統(tǒng)進行深入研究和設(shè)計。水刀切割設(shè)備的運動控制系統(tǒng)由

2、PCI運動控制卡和上層軟件兩部分組成，本文主要設(shè)計了一款高精度水刀切割控制系統(tǒng)，詳細介紹了系統(tǒng)的板卡硬件設(shè)計、FPGA邏輯設(shè)計和上層軟件設(shè)計。
　　PCI運動控制卡采用FPGA作為主控芯片，基于FPGA實現(xiàn)了通用型PCI總線接口，取代了傳統(tǒng)的利用專用芯片設(shè)計PCI通信接口的方式，提高了系統(tǒng)集成度，降低了系統(tǒng)成本；針對編碼器信號的特點，在FPGA上設(shè)計了一個防信號抖動和干擾的四倍頻高精度編碼器計數(shù)模塊，可以精確的反饋設(shè)備的切割頭移動

3、位置；為了減少設(shè)備的沖擊和振動，延長設(shè)備的使用壽命，設(shè)計了S型加減速算法調(diào)制脈沖輸出模塊，有效避免了水刀切割頭的急停急起；通過優(yōu)化逐點比較直線插補和圓弧插補算法，實現(xiàn)水刀的高速和高精度的切割，使得插補步驟更少，插補速度更快，插補精度可達±0.5個脈沖，同時有效減少了FPGA邏輯資源的消耗。
　　上層軟件部分是基于MFC框架設(shè)計的水刀切割控制程序，用戶進行水刀切割之前，在AutoCAD軟件設(shè)計好切割物品的圖形并保存為DXF文件，裝載