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基于DSP的数控铣床曲面插补控制

作　者: 陈立军
导　师: 龙毅宏
学　校: 武汉理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: DSP 运动控制插补算法曲面
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 125次
引　用: 1次
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内容摘要

在现代社会中,传统的基于PC的数控加工系统由于其自身的冗余以及不稳定性再加上高成本使其已不能完全满足现代加工业的需要。基于嵌入式系统的数控加工系统在很大程度上满足了工业加工的新要求。嵌入式系统是一种软、硬件可裁减的系统,它可按照不同的加工需要定制不同的系统,这在很大程度上增加了数控加工的灵活性。而且其体积小、重量轻便于安装,其稳定性较好,适合应用于各种恶劣的加工环境。插补算法是一个数据密化的过程,是数控加工的基础算法,它的好坏决定着加工的精度与效率。本文采用基于TI公司的DSP芯片TMS320F2812对铣床的运动进行控制。在整个过程中,作者始终坚持理论研究与实际加工相结合的方法,分别对插补中的直线、圆、圆弧、椭圆、椭圆弧及三次均匀有理B样条等算法进行了实现并实际加工出了样品。二维平面图形的加工是空间曲面加工的基础,因此作者首先对二维平面的图形插补算法进行了研究和实际加工。在二维的插补算法中,传统的插补算法都是针对不同的图形编制不同的算法,如果同一个图形加工的方向发生变化那么其相应的算法也会发生变化,这种对于同种图形仅因方向的不同而重新编制算法的编程方法不仅增加了算法的复杂度而且使得其加工效率变得低下。作者独创性地将圆和椭圆归为一类并提出了镜像编程的新概念,给编程带来了极大的方便从而提高了加工效率。在三维空间曲面的插补算法中,作者通过适当的路径规划达到了简化编程的目的,并采用了矢量编程的观念,从而规避了空间顺时针加工和逆时针加工所带来的方向判断。在加减速的处理过程中,作者根据实际加工的特点,将加速段和减速段置于直线插补中,从而保证了整个加工过程刀具始终以匀速进行加工,从而保证了加工的平滑性与稳定性。经过长时间的理论研究与实际加工,在导师的指导下作者及所在的课题组成员成功实现了空间曲面预定图形的加工。从加工实物可以看出,无论是二维的简单线型的加工还是三维空间曲面的加工都得到了较好的实现。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题研究背景  9-10
    1.1.1 课题的研究背景  9-10
    1.1.2 课题的研究目的、意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-14
  1.3 本论文组织结构  14-15
第2章曲面加工系统总体设计  15-22
  2.1 硬件工作平台  15-16
  2.2 软件工作平台  16-17
  2.3 程序设计框图  17-20
  2.4 制造工艺方案  20-22
第3章轴对称图形的镜像编程研究  22-26
  3.1 镜像编程  22-25
  3.2 误差来源分析  25-26
第4章曲面插补软件设计  26-43
  4.1 主函数功能调度模块  26-27
  4.2 PWM脉冲发生模块  27-28
  4.3 通信模块  28-33
  4.4 运动控制模块  33-37
    4.4.1 加减速操作  34-35
    4.4.2 点动操作  35-36
    4.4.3 归零操作  36
    4.4.4 暂停、继续操作  36-37
  4.5 间隙补偿模块  37-38
  4.6 基于旋转成型法的球冠加工  38-40
    4.6.1 路径规划  38-39
    4.6.2 程序设计  39-40
    4.6.3 误差来源分析  40
  4.7 基于截平面法的球冠加工  40-43
    4.7.1 路径规划  40-41
    4.7.2 程序设计  41-42
    4.7.3 误差来源分析  42-43
第5章总结与展望  43-45
  5.1 本文所完成的工作  43-44
  5.2 前景展望  44-45
参考文献  45-48
致谢  48-49
攻读硕士学位期间发表的学术论文和参与的项目  49-50
附录  50-56

基于DSP的数控铣床曲面插补控制

内容摘要

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