基于IPC和FPGA的滾齒加工運動控制系統(tǒng)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、齒輪是機械傳動中的重要組件,特別是非圓齒輪,能夠?qū)崿F(xiàn)普通齒輪無法替代的功能。然而傳統(tǒng)的滾齒機床對于非圓齒輪的加工,存在加工困難,精度和效率低的問題,另外,目前齒輪加工的數(shù)控系統(tǒng)大部分是在機床的配套數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上實現(xiàn)二次開發(fā),但是不能嵌入自主研發(fā)的控制算法,從而限制了系統(tǒng)的控制精度。為解決這些問題,現(xiàn)研究并設(shè)計一款用于數(shù)控滾切加工非圓齒輪的基于IPC、以PCIE總線連接上下位機、將FPGA作為主控單元的專用運動控制系統(tǒng)。其中,F(xiàn)PGA運動

2、控制卡是連接上位機與伺服機構(gòu)的重要組成部分,發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。本文主要研究內(nèi)容如下:
  首先,論文分析了滾齒機床的運動聯(lián)動關(guān)系以及建立了滾齒需要的數(shù)學模型,并根據(jù)數(shù)學模型研究了非圓齒輪在滾切加工時的運動特性,為非圓齒輪在設(shè)計階段對階數(shù)和偏心率的選取提供參考。此外,分析了分齒運動方式,采用了滾刀角速度恒定,工件角速度變化的方案,為電子齒輪箱的設(shè)計做準備。
  其次,論文采用FPGA運動控制卡實現(xiàn)電子齒輪箱功能。在電子齒輪箱

3、的設(shè)計過程中,采用主從式結(jié)構(gòu);為提高齒輪箱的響應(yīng)精度,采用鎖相環(huán)和脈沖分頻技術(shù);為實現(xiàn)速度、位置等控制精度,采用前饋+PID控制。此外,為緩解FPGA運動控制卡的壓力,達到高速、高精度運動控制,在工控機IPC上設(shè)計應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)速度、位移等實時數(shù)據(jù)的預(yù)處理(粗插補)。
  最后,根據(jù)功能目標,規(guī)劃了運動控制卡總體方案,選取了FPGA開發(fā)板的型號,并給出了電子齒輪箱部分功能模塊的時序仿真;采用了PCIE作為通訊接口總線插入IPC卡槽內(nèi)

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