基于PC的三維激光切割數(shù)控系統(tǒng)研究.pdf

1、三維激光切割技術(shù)的發(fā)展使其在航空航天、汽車制造等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。我國(guó)的激光工業(yè)基礎(chǔ)較薄弱使得三維激光切割機(jī)床在制造水平、軟件水平等方面與國(guó)際先進(jìn)設(shè)備存在一定差距，目前國(guó)內(nèi)的三維激光切割機(jī)也多購(gòu)入國(guó)外專用系統(tǒng)或在通用的數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，成本很高，因而研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三維激光切割數(shù)控系統(tǒng)，對(duì)滿足國(guó)內(nèi)主要行業(yè)對(duì)三維激光切割設(shè)備需求，提高我國(guó)裝備制造業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。所以本文采用PC+I/O的開放式數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并基

2、于Windows系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)三維激光切割數(shù)控系統(tǒng)的雙控制器硬件體系與軟件架構(gòu)進(jìn)行構(gòu)建，并對(duì)其關(guān)鍵功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。
　　首先為體現(xiàn)三維激光切割數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，分析了三維激光切割數(shù)控系統(tǒng)雙控制器硬件體系及數(shù)控軟件功能需求，對(duì)數(shù)控軟件功能按執(zhí)行位置及實(shí)時(shí)性進(jìn)行了劃分。將系統(tǒng)劃分為兩個(gè)主要模塊來(lái)明確表述數(shù)控系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)、功能組成及模塊間的數(shù)據(jù)流走向，完成了系統(tǒng)軟件架構(gòu)的建立。進(jìn)而利用用戶管理模塊多任務(wù)調(diào)度結(jié)構(gòu)模型及數(shù)控內(nèi)核模塊“雙線程

3、-中斷響應(yīng)”任務(wù)調(diào)度結(jié)構(gòu)模型描述系統(tǒng)對(duì)多任務(wù)的調(diào)度機(jī)制，滿足系統(tǒng)多任務(wù)協(xié)調(diào)控制需求。
　　在系統(tǒng)軟件架構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計(jì)與開發(fā)。為實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)基本功能開發(fā)界面計(jì)算機(jī)及內(nèi)核計(jì)算機(jī)的通用功能模塊。針對(duì)進(jìn)行激光切割控制的關(guān)鍵功能模塊進(jìn)行研究。為實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)I/O狀態(tài)點(diǎn)及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的統(tǒng)一管理并實(shí)現(xiàn)部分用戶邏輯控制功能，研究軟PLC模塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義和運(yùn)行機(jī)制。通過(guò)研究網(wǎng)絡(luò)通信模塊的運(yùn)行機(jī)制并確定通信指令及通信參數(shù)，實(shí)

4、現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信功能。基于數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)結(jié)構(gòu)研究微步距插補(bǔ)功能模塊，開發(fā)硬件DDA插補(bǔ)算法及伺服驅(qū)動(dòng)算法使系統(tǒng)滿足激光切割高速高精度運(yùn)動(dòng)控制需求。為提高激光切割速度并保證切割過(guò)程穩(wěn)定、切縫光滑，研究軌跡插補(bǔ)及速度預(yù)測(cè)與平滑功能,提出連續(xù)切割軌跡段的運(yùn)動(dòng)參數(shù)約束條件及平滑規(guī)則，并實(shí)現(xiàn)速度平滑算法。
　　最后設(shè)計(jì)加工控制模擬實(shí)驗(yàn)并分析運(yùn)行結(jié)果，驗(yàn)證數(shù)控系統(tǒng)軟件架構(gòu)、多任務(wù)調(diào)度模型的可行性及各功能模塊開發(fā)的有效性。分析微步距插補(bǔ)仿真波形