基于ARM和DSP的数控系统研究

河北科技大学硕士学位论文基于ARM和DSP的数控系统研究姓名：胡晓锋申请学位级别：硕士专业：测试计量技术及仪器指导教师：王书海20081201基于ARM和DSP的数控系统研究作者：胡晓锋学位授予单位：河北科技大学相似文献(10条)1.期刊论文张英.李佳.叶如燕教学型串-并混联装配机械手数控系统硬件设计-组合机床与自动化加工技术2004,(2)首先介绍研制教学型串-并混联装配机械手的背景及该机械手的结构;针对此类机械手的结构特点设计了由工业控制机和多轴运动控制卡组成的数控系统总体方案;同时对该系统的硬件选型和电机的选型作了详细地介绍.2.学位论文唐和业一种两自由度并联机械手教学演示平台数控系统的研究与开发2007Diamond并联机械手体现了机电一体化多学科互相结合、互相渗透的特点。它集机、电、气、计算机控制为一体，非常适合用于机电专业的教学演示，在这台设备上既可以进行演示实验，也可以供学生进行测绘、拆装、电器接线和软件编程等实验。因此本文以两自由度Diamond并联机械手为研究对象，提出基于虚拟仪器技术的两自由度Diamond并联机械手教学演示平台的控制系统设计方案。该方案以“PC+NI运动控制卡”的开放式体系结构作为控制系统硬件平台核心，以模块化设计理论为依据，构建了控制系统软件构架，并利用图形化开发工具LabVIEW实现了控制系统的核心功能。全文工作和取得成果概括如下：(1)研究了一种两自由度并联机械手运动学建模方法，构建其运动学位置逆解和正解模型。在此基础上提出了一种适合两自由度并联机械手的轨迹规划方法。分析了正弦，多项式和修正梯形模式的运动轨迹，考虑到计算速度对控制系统有着至关重要的影响以及便于学生掌握轨迹规划知识点，最终确定了这种两自由度并联机械手的轨迹规划采用正弦模式。并且在机械手末端执行器的工作空间进行了路径规划，采用弧线过渡代替了传统的直角过渡，减轻了机构振动，同时提高了机械手的执行效率。(2)建立了“PC+NI运动控制卡”开放式硬件体系结构，为控制系统功能的实现提供了灵活的硬件控制平台。(3)基于虚拟仪器技术设计了两自由度并联机械手教学演示平台控制系统方案，使用LabVIEW设计虚拟操作面板和控制界面，简化了操作面板设计工作；开发了机械手回零、空运行与连续运行、机械手调整等核心控制功能。(4)通过实验提出了一种简易方法完成了并联机械手的零点调整，实验证明该方法简单、有效；并验证了所开发的控制系统安全、可靠，效率达到145次/min，满足并联机械手高速抓取物品的教学演示需要3.期刊论文魏应展示教数控系统在涂胶机上的应用-机床与液压2003,(3)本文介绍了具有示教功能的数控三座标机械手的设计原理,以适应复杂平面曲线的涂胶应用.4.期刊论文叶如燕.李佳.张英教学型串-并混联装配机械手控制系统软件设计-制造业自动化2004,26(2)从教学实验的需要出发,分析了教学型串-并混联装配机械手的结构与工作原理,提出了适合并联机构控制的开放式数控系统总体框架,对重要软件模块的功能进行说明,并对软件开发的关键技术进行了阐述.5.学位论文叶如燕教学型串—并混联装配机械手数控系统开发2005本文针对北京市仪器仪表工业学校机器人实验室开发新型、低成本教学机器人的需求，利用国家“863”高技术发展计划项目成果和天津大学专利产品，从教学实验的具体要求出发，开发“教学型串——并混联装配机械手”数控系统。全文主要内容如下：提出的机械手轨迹规划方法并结合机构的运动学模型，详细阐述了适合并联机构的插补方法，实现了机械手的轨迹控制。为数控系统的开发打下了基础。设计了基于IPC的开放式数控系统的总体方案，并构建了硬件系统，以经济性、可靠性为原则设计了数控系统的外围接口。对所需硬件进行了精心的选型，完成了硬件间的连接。针对总体方案和所选硬件，运用面向对象和模块化的编程方法，以VB6.0为开发工具，完成了串——并混联装配机械手数控系统的软件设计，成功实现了机械手各项功能，并将其应用于实验样机，达到了教学实验的具体要求和预期指标。开发出一种模拟机器人语言，使教学型机械手更加符合生产实际。6.期刊论文何王勇.杨代华.李勇波喷油嘴座面磨床上下料机械手控制系统的改造-组合机床与自动化加工技术2003,(11)在详细分析喷油嘴中孔座面磨床自动上下料机械手的功能基础上,利用华中数控系统内置PLC技术设计了一套控制系统,并给出了详细的源代码.避开了用国外数控系统难以二次开发的难题.减化了外围控制逻辑电路的设计.7.会议论文邓昌奇.熊德琴.张立斌加工中心换刀程序的研究数控仿形加工中心具有高效的加工能力和超精密的加工精度.刀库、机械手、主轴间的自动换刀是加工中心的关键环节.本文从数控系统的性能特点出发,给出了自动换刀的工艺过程,I/O分配图,状态转移图及部分程序梯形图。8.学位论文李桂莉物料抓取机械手结构与控制系统研究2005本论文在综述近年来机器人技术研究和发展状况的基础上，结合物料抓取机械手的设计，对机器人技术进行了系统的分析，提出了整体结构和控制系统经济型设计方案。采用机电一体化设计思想，充分考虑机、电、软、硬件各自特点进行互补优化，对物料抓取机械手整体结构、传动系统、驱动装置和控制系统进行了分析和设计。在此基础上，对物料抓取机械手运动学和动力学进行了分析和设计，得出了关节变量和操作空间在位置、速度以及加速度之间的对应关系。采用牛顿-欧拉方法对物料抓取机械手操作臂进行了动力学分析，为步进电机的选型和结构优化提供了理论依据。在物料抓取机械手控制系统设计中，采用pc工业控制计算机作为主机，选择PCL-839卡作为控制单元，来完成系统功能的初始化、数据运算与处理、步进电机驱动以及故障报警与处理等功能，同时对PCL-839卡的特点、工作原理及高精度的定位功能等给与了分析。最后，提出了一种算法简单、易于实现、理论意义明确的步进电机变速控制策略，并通过了实验验证。通过以上各部分的工作，得出了经济型、实用化、高可靠性物料抓取机械手的设计方案，对其他类型的经济型数控系统的设计也有一定的借鉴价值。9.期刊论文国内外动态-制造技术与机床2001,(3)CIMT2001展望2001年中国国际机床展览会(CIMT2001)将于2001年4月19日～25日在北京国际展览中心举行。从已基本结束的参展报名工作来看，国内外机床行业对新世纪的第一个国际机床展都极为重视，纷纷加大了投入力度。　　其中，国内机床行业将推出名企业方阵，名牌产品积极参展，除北京、上海和沈阳继续组织集团参展外，重庆、西安等地也将组成展团参展，9号馆也将以西部展团为主。此外，值得一提的是我国民营企业代表，浙江日发集团也将在强手如林的CIMT展台上与各路高手竞艺，这标志着我国民营企业的发展进入一个新的历史时期。　　国外企业对中国的机床市场更是虎视眈眈，纷纷扩大了展台面积。美国AMT仍占据了整个2号馆，其中格里森公司的展位面积就高达300m2，是美国展团中的龙头老大。德国展团是最早签约的，历来是占据面积最大的展团之一，本届亦不例外，其中DMG和Schleifring两大集团就分别占用了546m2和300m2。意大利、瑞士、韩国、日本和我国台湾地区的展出面积和参展商数量都比上届有较大增长。如意大利展团的展台面积由上届的1464m2增加到1609m2，其中Sal-vagnini、FIDIA、Mandelli等展台面积最大；韩国展团展台面积增长幅度最大，从上届的204m2增加到579m2，增加了一倍多。上届未参展的大宇公司和太古太克公司，这次都分别要求了190m2和109m2。瑞士展团展台面积也有所增加，从1305m2增加到1400m2以上，其中参展面积较大的有阿奇·夏米尔公司和Feintool公司；日本也将展台扩大到1800m2；台湾地区也扩展到1997m2。由此可以预见，在CIMT2001上，竞争将非常激烈，既是展示中国机床工具行业的新面貌，又是国外厂商展示其新技术、新产品的大舞台，也是沟通和促进中、外厂商合作和交流的好机会。(中国机床工具工业协会沈福金)北京机床研究所承担的“九五”科技攻关项目通过国家鉴定、验收2000年12月14日至15日，北京机床研究所承担的6项“九五”科技攻关项目顺利通过国家的鉴定、验收。它们是：　　(1)《国产数控机床(配国产数控系统)车间示范工程》建立了以加工中小型压铸模具及复杂零件为主要对象的国产数控机床(配国产数控系统)示范车间，配备了车间信息集成管理系统，构成了一个包含DNC、CAD/CAM、刀具管理和生产管理等功能的准柔性制造系统，建立了数控机床运行档案数据库，并根据需要实现了示范车间的异地远程通信联网。　　(2)《数控系统抗干扰能力检测及技术的研究》建立了满足IEC6100-4-2，4，5，11标准要求的数控系统电磁兼容性试验室，试验条件和测试手段达到了国际标准要求；提出了数控装置、驱动单元和伺服电动机三位一体的检测方法，制订了电磁兼容性检验与试验规范。通过检测69套数控系统的电磁兼容性，提出了数控系统提高抗干扰能力的措施和方法。　　(3)《数控机床及数控系统相关质量控制规范的研究》制定了36项数控机床及数控系统的检验标准和规范，分为加工中心整机精度检验、数控系统可靠性、伺服主轴驱动装置几个方法的内容。其中一项已被国家质量技术监督局批准颁布为国家标准，6项已被国家机械工业局批准并颁布为行业标准。该专题的研究成果将为我国数控机床和数控系统的开发、研制、生产起到积极作用。　　(4)《高速滚珠丝杠、测试装置及技术》编制了高速滚珠丝杠副性能测试规范，为以后制订相应的标准奠定了基础；成功研制出一台“GSZ2000高速滚珠丝杠副综合测试仪”，为测试滚珠丝杠副的定位精度、速度、加速度、噪声、温升与热位移提供了手段。　　(5)《刀库机械手工程化研究》专题研制的40#、50#两种规格的刀库机械手，为全机械式凸轮联动换刀机构，主要应用于立式加工中心。换刀时间均在2.6s以内。无故障动作次数超过30000次，解决了凸轮的空间形面精度的加工制造问题。编制完成了40#、50#ATC加工、装配工艺，已用于批量生产，达到了工程化要求；研制的刀库机械手试验台，成功地用于ATC的可靠性质量试验、检测。　　(6)《高速主轴单元的工程化研究(加工中心主轴单元)》进行了加工中心高速型主轴单元的结构设计、制造技术的研究及试验研究；开发的加工中心高速主轴单元噪声低，振动小，松、拉刀平移可靠，主轴具有内冷功能，深孔加工排屑性能好，主轴采用法兰盘式整体结构，易装易卸。完成了商品化的H-40V、H-50V主轴单元的开发，并成功地应用于加工中心上，进入了市场；制定了相应的制造验收条件与用户使用说明书，有成熟的工艺文件，达到了工程化的要求。　　专家们认为，这6个项目全部达到或超过了攻关合同规定的指标，对我国数控技术进步，数控产品的可靠性提高以及与国际接轨将起到巨大推动作用。国家机械工业局验收组认为北京机床研究所是“九五”数控系统与设备产业化攻关中任务完成最好的单位之一。　　(刘学清)CIMT2001参展企业积极筹展　　从CIMT2001国内展区预备会上获悉，目前国内企业正在紧张筹展，积极准备精品，精心策划布展方案，努力提高参展效果。北京机电工业控股(集团)有限责任公司计划推出近两年新开发的比较适销的机床精品，展品水平将比上届有很大提高。并利用地理之宜，将在几个厂设分会场，组织客户参观。　　常州机床总厂在上届推出五轴联动龙门加工中心等高技术产品的基础上，本届将推出水平更高的7台精品，包括五面体龙门加工中心、小型龙门加工中心、主轴转速15000r/min的立式加工中心、动柱式双主轴立式加工中心、卧式加工中心和数控车床等代表该厂最新开发能力和制造水平的产品。宁江机床厂准备展出5台具有高水平的机床，包括加工中心、数控纵切自动车、专用数控自动车、半自动滚齿机等，以展示该厂改制为股份有限公司后企业的新面貌。大河机床厂将展出6台精品，包括在引进美国技术基础上自我开发或改制的立式、卧式加工中心，以及代表国内珩磨机床新水平的数控珩磨机及三点测量珩