本文關鍵詞：基于嵌入式平臺的三維高速數控雕刻機控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 隨著科技的進步,數字控制技術和機電一體化系統(tǒng)得到了飛速發(fā)展,數控雕刻機控制器就是機電一體化系統(tǒng)的典型代表,是現(xiàn)代科技基礎上制造系統(tǒng)與技術的基礎設備之一,但是目前國產雕刻機使用的數控系統(tǒng)在性能和價格上不能很好的協(xié)調,成為影響國產數控雕刻機市場競爭力的制約因素之一。據此,本文設計了一套基于嵌入式的三維高速數控雕刻機控制系統(tǒng),以ARM9和FPGA為核心控制器完成了控制系統(tǒng)的開發(fā),并根據工業(yè)產品需求將該系統(tǒng)應用到了實際系統(tǒng)開發(fā)當中,以優(yōu)良的控制性能和較低的價格增強國產數控雕刻機市場競爭力。 本課題將數控技術與嵌入式系統(tǒng)的應用有機結合起來,提出利用32位ARM9微處理器與FPGA相結合來取代目前市場上主流的單片機與工控機相結合的聯(lián)機控制,以Windows CE操作系統(tǒng)為平臺,由ARM完成速度和軌跡控制計算,FPGA完成驅動脈沖發(fā)送,整個控制器一體化完成從原始設計數據讀取到最終控制信號的輸出,徹底擺脫了對工控機的依賴。 通過對待加工軌跡預處理,本文解決了避免過切雕刻和進給電機頻繁升、降速之間的矛盾,既保證了雕刻過程的高速和連續(xù)也避免了雕刻時行程方向的改變而引起進給速度跳變造成的對電機和機床的沖擊。 在速度控制中,本課題結合了步進電機的轉矩-頻率特性和微處理器計算能力,提出了利用直線段擬合指數曲線進行加、減速控制,合理的利用了微處理器的資源,同時使電機的升、降速過程快而且平穩(wěn);在軌跡控制中,對普通數字積分插補算法進行改進,運用了快速數字積分插補算法,使控制器對插補過程的運算效率更高,減小了控制器的運算壓力。 最后將所設計的控制系統(tǒng)進行實際雕刻試驗,該控制器有友好的人機界面和強大的輔助功能,同時支持數控常用的G代碼和HPGL代碼,可完成對裝飾品、字牌等復雜圖形的雕刻。 實際試驗證明了本文所提的基于嵌入式三維高速數控雕刻機控制系統(tǒng)設計方案的可行性和可靠性,具有很強的應用價值。
【關鍵詞】：嵌入式 數控 高速雕刻機 ARM和FPGA 速度和軌跡控制
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 項目來源10-11
• 1.2 數控雕刻機概述11-13
• 1.2.1 雕刻工藝和數控雕刻機11-12
• 1.2.2 數控雕刻機發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 數控雕刻機未來發(fā)展趨勢13
• 1.3 嵌入式系統(tǒng)概述13-16
• 1.3.1 嵌入式技術發(fā)展和特點14-15
• 1.3.2 嵌入式技術在數控領域的應用15-16
• 1.4 課題研究的主要內容16-17
• 第二章 控制系統(tǒng)的總體方案設計17-21
• 2.1 設計需求17-18
• 2.2 面向嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的要點及基本流程18-19
• 2.3 控制系統(tǒng)總體方案設計19-21
• 第三章 控制系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)21-38
• 3.1 微處理器S3C2440 概述21-23
• 3.1.1 ARM 簡介21-22
• 3.1.2 微處理器S3C2440 簡介22-23
• 3.2 控制系統(tǒng)總體硬件結構23-24
• 3.3 基于S3C2440 最小系統(tǒng)的設計24-32
• 3.3.1 電源電路設計24-26
• 3.3.2 復位和時鐘電路設計26
• 3.3.3 JTAG 調試電路設計26-28
• 3.3.4 Flash 接口電路設計28-30
• 3.3.5 SDRAM 接口電路設計30-32
• 3.4 鍵盤電路設計32-34
• 3.4.1 鍵盤按鍵功能設計32-33
• 3.4.2 鍵盤電路設計33-34
• 3.5 系統(tǒng)接口電路設計34-38
• 3.5.1 進給信號接口電路35-36
• 3.5.2 信號輸入、輸出接口電路36-38
• 第四章 嵌入式操作系統(tǒng)平臺38-44
• 4.1 嵌入式操作系統(tǒng)比選方案38-40
• 4.1.1 嵌入式操作系統(tǒng)的特點38-39
• 4.1.2 嵌入式操作系統(tǒng)的比選39-40
• 4.2 控制系統(tǒng)應用程序中線程的構架40-44
• 4.2.1 Windows CE 的進程和線程描述40-41
• 4.2.2 應用程序線程構架設計41-44
• 第五章 雕刻機加工速度控制方法44-56
• 5.1 步進電機加減速控制45-52
• 5.1.1 勻速升降控制方法45
• 5.1.2 S 型曲線升降速控制45-46
• 5.1.3 指數規(guī)律曲線的擬合46-49
• 5.1.4 指數規(guī)律曲線雕刻實例49-52
• 5.2 速度控制中過切雕刻的避免52-54
• 5.2.1 待加工軌跡預處理原理53
• 5.2.2 待加工軌跡預處理的實現(xiàn)53-54
• 5.3 雕刻過程速度控制54-56
• 第六章 雕刻機加工軌跡控制方法56-67
• 6.1 插補技術56-58
• 6.1.1 插補的基本概念56-57
• 6.1.2 插補算法的分類及其特點57
• 6.1.3 數據采樣插補57-58
• 6.1.4 基準脈沖插補58
• 6.2 雕刻加工的軌跡控制實現(xiàn)58-67
• 6.2.1 逐點比較法58-60
• 6.2.2 數字積分法60-65
• 6.2.3 數字積分法的改進和在本系統(tǒng)中的應用65-67
• 第七章 課題總結與展望67-69
• 7.1 課題總結67-68
• 7.2 課題展望68-69
• 致謝69-70
• 參考文獻70-73
• 附錄73-75
• 個人簡歷、攻讀碩士期間完成的論文和科研成果75-76

【引證文獻】

中國期刊全文數據庫 前3條

1 李丹;;基于嵌入式的經濟型數控雕刻機的硬件設計[J];裝備制造技術;2013年01期

2 汪越;張甲英;;基于ARM9的多功能數控機床硬件設計[J];中國制造業(yè)信息化;2012年03期

3 余國虎;曾曉雁;;一種新的激光三維雕刻技術研究[J];中國高新技術企業(yè);2010年27期

中國碩士學位論文全文數據庫 前3條

1 李松松;基于嵌入式技術的數控雕刻機控制系統(tǒng)研究與開發(fā)[D];電子科技大學;2011年

2 李俊;基于嵌入式數控的激光切雕控制系統(tǒng)研究與開發(fā)[D];電子科技大學;2010年

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  本文關鍵詞：基于嵌入式平臺的三維高速數控雕刻機控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：482759