低成本數(shù)控雕刻機(jī)控制系統(tǒng)研究開發(fā).pdf

1、近幾年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控產(chǎn)品以其加工精度高、生產(chǎn)安全高效等特點(diǎn)，越來越廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)。雕刻機(jī)作為一種典型的數(shù)控產(chǎn)品，在傳媒制造、模具設(shè)計(jì)、建材雕刻等行業(yè)中有著廣闊的市場(chǎng)前景。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控雕刻機(jī)逐漸取代傳統(tǒng)的雕刻機(jī)引領(lǐng)著時(shí)代的潮流，數(shù)控雕刻機(jī)通常采用工控機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成形式。雕刻機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是數(shù)控雕刻機(jī)的核心，其功能的強(qiáng)弱、性能的優(yōu)劣直接關(guān)系著產(chǎn)品的質(zhì)量與加工效率。
　　 當(dāng)今數(shù)控雕刻機(jī)控制系

2、統(tǒng)的硬件架構(gòu)主要采用工控機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制卡的架構(gòu)組成，這種架構(gòu)的主要不足是成本高、體積大，可靠性和靈活性低等。隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，低成本的數(shù)控雕刻機(jī)近來在數(shù)控雕刻行業(yè)也成為研究熱點(diǎn)。目前大部分研究機(jī)構(gòu)及公司將雕刻機(jī)發(fā)展定位于高精度、高速度、高可靠度等方面的追求，然而在目前經(jīng)濟(jì)條件下，尤其是在中國(guó)以基礎(chǔ)制造業(yè)為主的大環(huán)境下，這種雕刻機(jī)發(fā)展的定位超出的目前國(guó)內(nèi)雕刻機(jī)行業(yè)的整體需求水平，對(duì)于廣大中小企業(yè)來說，雕刻機(jī)成本在一定精細(xì)程度之

3、后，雕刻機(jī)的價(jià)格成為企業(yè)發(fā)展的主要限制。
　　 本文首先對(duì)國(guó)內(nèi)外數(shù)控雕刻機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及相應(yīng)控制技術(shù)進(jìn)行分析總結(jié)。然后對(duì)數(shù)控雕刻機(jī)的基礎(chǔ)控制算法進(jìn)行了適應(yīng)于低成本硬件架構(gòu)的算法改進(jìn)以及與軟件編程結(jié)合的優(yōu)化，得到適合用低成本硬件實(shí)現(xiàn)的數(shù)字積分法一直線插補(bǔ)算法，并針對(duì)低硬件成本下的加減速控制方法進(jìn)行創(chuàng)新算法設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)方面，應(yīng)用了一種單片機(jī)加PC架構(gòu)形式，以PC與單片機(jī)作為雙處理器，其中PC運(yùn)行WindowsXP操作系統(tǒng)、界面應(yīng)用程

4、序以及大量的數(shù)據(jù)算法處理，其中包括標(biāo)準(zhǔn)指令的解析以及與單片機(jī)通信指令的生成。單片機(jī)則主要用于與PC的通信指令的解析和控制脈沖。PC與單片機(jī)的通信，采用串口的工作方式。本論文詳細(xì)設(shè)計(jì)了控制器硬件各功能模塊的原理圖，并對(duì)插補(bǔ)算法及加減速控制算法的創(chuàng)新，進(jìn)行了詳細(xì)的描述。
　　 本論文所設(shè)計(jì)的數(shù)控雕刻機(jī)控制卡不但軟硬件架構(gòu)簡(jiǎn)潔，而且成本低、體積小，可以很方便的進(jìn)行密閉封裝，從而提升系統(tǒng)的可靠性和靈活性，使產(chǎn)品易于維護(hù)和升級(jí)，同時(shí)在密閉