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基于DMC的激光加工数控系统的研制

作　者: 丁炜
导　师: 胡绳荪
学　校: 天津大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 激光加工数控机床运动控制器DMC 交流伺服 MFC OpenGL
分类号: TG665
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

激光加工技术是一种新型的材料加工工艺,激光加工的特点对激光加工工作台提出了更为严格的要求。通用数控机床因为体积大、价格昂贵等特点,难以满足实验室激光加工研究的要求。本论文以天津市奥特梅尔光电科技有限公司设计的“TDJG-I型多轴数控加工机床”为研究对象,进行数控机床控制系统的研究,研制一套能够满足实验室激光加工研究要求的多功能数控系统。论文选择GALIL公司的DMC-1842运动控制卡与日本富士公司FALDIC-W系列交流伺服系统进行数控设计。针对数控机床结构特点,论文首先进行了数控系统电气原理设计及硬件结构设计,完成硬件的选型以及控制系统的组装、调试;之后在Visual Studio 2008集成开发环境下,进行了控制系统软件的设计开发,完成了一套能够初步满足实验室激光加工要求的数控系统。在数控系统设计开发过程中,本文提出了基于OpenGL的数控设备远程在线监控系统设计概念,将OpenGL强大的图形处理功能与数控系统闭环反馈信号进行巧妙结合,实现对数控设备的实时在线监视与控制。由于OpenGL支持图形的任意变换,通过平移、旋转、缩放模型可以实现对数控设备局部细节的实时监视。本论文除了在传统C++平台下进行了DMC数控应用程序的开发设计外,又在基于.Net框架下的托管编程CLR平台下进行了DMC数控应用程序的开发探讨,为数控设计人员提升软件编译平台提供了有价值的参考。通过激光加工实验表明,本控制系统控制精度达到激光加工精度要求,数控机床机械运动轨迹控制准确,能够用于实验室多种激光加工过程研究。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-10
第一章绪论  10-18
  1.1 激光在材料加工领域的应用  10-11
    1.1.1 激光的产生及应用  10
    1.1.2 激光加工的特点  10-11
    1.1.3 激光焊接与激光切割  11
  1.2 激光加工工作台对激光工作效率的影响  11-12
  1.3 数控系统的发展  12-15
    1.3.1 数控技术与数控设备  12-13
    1.3.2 数控系统的分类  13-14
    1.3.3 专用设备的发展  14-15
  1.4 激光加工工作台的国内外发展  15-16
  1.5 本论文研究的内容和意义  16-18
第二章 DMC 数控基础与方案设计  18-23
  2.1 DMC 数控基础  18-20
    2.1.1 DMC 运动控制卡特点  18-19
    2.1.2 DMC 数控语言的特点  19-20
  2.2 富士FALDIC-W 系列交流伺服系统  20-21
  2.3 方案设计  21-22
  2.4 本章小结  22-23
第三章控制系统硬件设计与电气化参数调整  23-42
  3.1 数控机床机械结构介绍  23-25
  3.2 控制系统原理设计  25-26
  3.3 控制系统主要元器件选型  26-32
    3.3.1 工控机与触摸屏选型  26
    3.3.2 DMC 运动控制卡选型  26-29
    3.3.3 运动控制卡接口板  29-30
    3.3.4 交流伺服电机选型  30-31
    3.3.5 机床限位开关设计  31-32
  3.4 控制系统电路设计  32-36
    3.4.1 控制系统电气原理  32-33
    3.4.2 电机与驱动器连线图  33-34
    3.4.3 运动控制卡接口板连线设计  34-35
    3.4.4 其他硬件系统设计介绍  35-36
  3.5 数控机床电气化参数调整  36-39
    3.5.1 伺服系统工作模式设计  36-37
    3.5.2 富士交流伺服电机命令脉冲补偿设计  37-38
    3.5.3 富士交流伺服系统输出脉冲设计  38
    3.5.4 数控机床复位标记  38-39
  3.6 运动控制卡与富士电机协同工作调试  39-40
    3.6.1 交流伺服电机抱闸控制  39-40
    3.6.2 DMC 运动控制卡初始化参数调整  40
    3.6.3 测试数控系统运动效果  40
  3.7 本章小结  40-42
第四章控制系统软件设计  42-70
  4.1 控制系统软件基础  42-45
    4.1.1 操作系统的选择  42-43
    4.1.2 Visual Studio 2008 编程环境介绍  43-44
    4.1.3 DMC 动态链接库的使用  44-45
  4.2 控制系统软件框架结构介绍  45-51
    4.2.1 软件框架结构  45-46
    4.2.2 软件运行流程  46-48
    4.2.3 软件功能设计  48-49
    4.2.4 单轴控制设计  49-50
    4.2.5 软件启动总体界面  50-51
  4.3 以数据库为基础的图形向导开发  51-57
    4.3.1 ADO 数据库访问技术  51-52
    4.3.2 图形向导设计  52-54
    4.3.3 数据库的建立与定义  54-55
    4.3.4 数据库表与图形向导数据的统一  55-56
    4.3.5 实时轨迹显示设计  56-57
  4.4 示教编程系统的设计研究  57-62
    4.4.1 示教编程系统介绍  57-58
    4.4.2 示教编程系统设计  58-59
    4.4.3 数据库的建立与定义  59-60
    4.4.4 关键点插补记录  60-61
    4.4.5 示教轨迹的回显与重复执行  61-62
  4.5 参数显示与速度曲线显示  62-64
    4.5.1 机床参数显示  62-63
    4.5.2 机床运动速度的曲线显示  63-64
  4.6 基于OpenGL 的数控机床在线监控系统的研究  64-68
    4.6.1 OpenGL 介绍  64-65
    4.6.2 OpenGL 动态链接库的添加  65-66
    4.6.3 激光加工数控机床OpenGL 三维模型的建立  66-67
    4.6.4 OpenGL 仿真模型与数控机床的统一  67-68
    4.6.5 数控机床运动仿真实验验证  68
  4.7 数控代码的显示与保存  68-69
    4.7.1 数控代码的显示  69
    4.7.2 数控代码的保存  69
  4.8 本章小结  69-70
第五章绘图仿真实验与激光焊接实验验证  70-77
  5.1 实验设计介绍  70
  5.2 数控机床绘图实验  70-73
    5.2.1 矩形绘图实验  70-71
    5.2.2 椭圆形绘图实验  71
    5.2.3 角板绘图实验  71-72
    5.2.4 图形向导整体轨迹绘图结果  72-73
  5.3 激光焊接实验  73-76
    5.3.1 矩形激光焊接实验  73-74
    5.3.2 椭圆形激光焊接实验  74
    5.3.3 角板激光焊接实验  74
    5.3.4 激光熔覆焊接实验  74-75
    5.3.5 图形向导整体轨迹效果  75-76
  5.4 实验结果分析  76
  5.5 本章小结  76-77
第六章基于.Net 框架的DMC 数控应用程序开发研究  77-81
  6.1 DMC 对.Net 框架的支持  77-78
  6.2 Net 下程序设计准备工作  78
    6.2.1 DMCdNet 引用的添加  78
    6.2.2 程序设计简要过程  78
  6.3 激光加工数控机床控制系统的.Net 设计研究  78-79
  6.4 MFC 与CLR 下DMC 动态链接库调用对比  79-80
  6.5 本章小结  80-81
第七章全文总结  81-82
参考文献  82-85
发表论文和参加科研情况说明  85-86
致谢  86

基于DMC的激光加工数控系统的研制

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