HTMB-200新型多軸運動控制器系統(tǒng)分析設(shè)計和應(yīng)用.pdf

1、近年發(fā)展起來的電腦雕刻技術(shù)是融合了CNC控制、微電子技術(shù)、CAD/CAM，計算機圖形學(xué)，計算機藝術(shù)創(chuàng)意等眾多領(lǐng)域技術(shù)的高科技成果。上海交大海泰科技發(fā)展有限公司自1992年生產(chǎn)出我國首臺國產(chǎn)雕刻機以來，目前已經(jīng)形成了系列雕刻機產(chǎn)品。隨著技術(shù)進步和市場的發(fā)展，原配套HTMB-100型三軸運動控制器及驅(qū)動系統(tǒng)己不再適應(yīng)當(dāng)前用戶需要，迫切需要升級產(chǎn)品。本文論述新型多軸運動控制器HTMB-200的系統(tǒng)分析、設(shè)計和實現(xiàn)。 論文首先介紹運動控

2、制器在雕刻機器人中的應(yīng)用，總結(jié)原型控制器的不足，提出問題。而后簡單論述了計算機數(shù)控系統(tǒng)(CNC)，對雕刻機器人運動控制器的系統(tǒng)組成、步進驅(qū)動原理和底層軟件進行詳細(xì)的討論，為問題的解決作理論上的準(zhǔn)備。 隨后，論文著重分析了用戶需求，并根據(jù)當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展綜合市場因素對該需求進行可行性研究，確定解決方案。對解決方案中的核心環(huán)節(jié)作了詳盡的分析和論述，提出了使用狀態(tài)法控制電機和使用單一低價位電機控制專用DSP作為處理器核心的想法。其中對于

3、創(chuàng)新提出的“狀態(tài)控制法”先明確了定義，進行理論上的分析和完善，然后給出了實現(xiàn)方法并進行驗證試驗，通過算法修改前后的效率變化，證明了該方法對提高雕刻速度的明顯作用，該創(chuàng)新方法得到了國家“863”計劃智能機器人主題產(chǎn)業(yè)化基地專家們的肯定。 最后，論文論述新型運動器硬件系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)過程，有重點的對方案實現(xiàn)過程中遇到的主要問題給出了分析過程和解決方法。特別是對手柄子系統(tǒng)設(shè)計，3.3-5V系統(tǒng)接口設(shè)計，存儲器擴展時序設(shè)計等硬件設(shè)計中的新

4、問題，在融合了各種技術(shù)方案的特點后，根據(jù)本課題的實際，考慮性能價格比和產(chǎn)品綜合競爭力情況，確定了適合的方案。這些解決方案，主要是針對采用高速DSP作為處理核心后，周邊系統(tǒng)部件同DSP核心協(xié)調(diào)引發(fā)的新問題，在使用單片機核心或邏輯電路的傳統(tǒng)自控系統(tǒng)中比較少見，因此對于使用高速DSP作為核心的新型控制系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)具有一定的參考價值。 由于課題來源于實際的產(chǎn)品項目，因此在課題的進行過程中，除了進行充分、細(xì)致、深入的分析外，對于時效性、適

5、應(yīng)性、多元性和產(chǎn)品綜合市場競爭力作了考慮，注重技術(shù)和市場的融合，注重理論和實踐的結(jié)合，注重實驗的設(shè)計和總結(jié)，注重技術(shù)向產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，這也是本課題不同于一般理論研究之處。 論文最后對課題的特點和意義進行了總結(jié)。 根據(jù)課題計劃，整個課題歷時1年2個月，其中前5個月設(shè)計實現(xiàn)細(xì)分步進驅(qū)動器，控制器主體改型部分計劃過程為9個月，包括6個月左右的試驗階段。截至論文定稿之日，設(shè)計的細(xì)分驅(qū)動器已經(jīng)量產(chǎn)，并全線替代原外購產(chǎn)品，控制器改型項目