基于Windows CE的激光切割机开放式数控系统的研究

论文题目: 基于Windows CE的激光切割机开放式数控系统的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械电子工程

作者: 李侃

导师: 王刚

关键词: 开放式数控系统,工业机,图形文件

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 数控技术,是一种使用计算机对机械加工过程中各种控制信息进行数字化运算、处理,并通过高性能的驱动单元对机械执行构件进行自动化控制的高新技术。进入90年代以来,由于计算机技术的飞速发展,推动数控技术更快地更新换代。世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性,并向智能化、网络化方向大大发展。稳定性与实时性对于工业控制系统而言是最为重要的,然而传统的Windows桌面操作系统很难保证较高的可靠性和实时性,因此本文采用Windows CE作为开发平台。Windows CE是微软公司开发的一个开放、可升级的32位嵌入式操作系统。相对于DOS,Windows CE.NET的内存保护功能对于数控系统的稳定性具有重要意义;相对于Windows桌面操作系统,Windows CE.NET是嵌入式实时操作系统,其独特体系结构和运行机制使其能够快速响应外部中断触发,并调度相关应用程序进行处理,因此它可以满足数控系统的实时性要求。本文针对开发实时稳定的数控系统,构建了基于工业PC机,以PMAC多轴运动控制卡为核心的开放式数控系统体系结构,搭建了“NC嵌入PC”的系统硬件平台,给出了关键环节的实现技术,并在此基础上开发了基于Windows CE的数控系统的软件部分。基于Windows CE的数控软件部分充分利用了丰富的软件资源,利用面向对象的编程方法实现了良好的人机操作界面和方便高效的多任务工作环境,为进一步开发奠定了基础。此外还开发了将国际标准NC代码转换为PMAC指令的模块,以及基于AutoCAD的DXF图形文件自动编程的模块,极大地提高了系统的工作效率和实用价值。本文所开发的系统,已经经过试验的检验,满足实时性和可靠性的要求,这种新型数控系统具有可靠性高、开放性能好、功能强等显著特点,具有广阔的应用前景。

论文目录:

中文摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 数控系统的发展历程和趋势

1.2.1 数控系统的发展历程

1.2.2 数控系统的发展趋势

1.3 数控技术及其装备的发展趋势

1.3.1 高速、高效、高精度、高可靠性

1.3.2 模块化、智能化、柔性化和集成化

1.3.3 开放性

1.3.4 新一代数控加工工艺与装备

1.4 我国数控技术发展现状与差距

1.5 基于工业PC 机的开放式数控系统

1.6 课题的提出及其内容和意义

1.6.1 本课题的主要内容

1.6.2 主要意义

1.7 结束语

第二章 Windows CE 开发平台概述

2.1 Windows CE.NET

2.2 Windows CE.NET 与严格实时系统

2.2.1 实时系统和实时操作系统

2.2.2 Windows CE 是一个严格实时操作系统

2.3 Windows CE.NET 应用程序开发

2.3.1 开发环境与工具

2.3.2 使用eMbedded Visual C++ 4.0 开发应用程序

2.3.3 Windows CE 装置应用程序与台式计算机应用程序

2.4 小结

第三章 开放式数控系统硬件的总体设计

3.1 基于PC 机的开放式数控系统的构造

3.1.1 基于PC 机的数控系统的引入

3.1.2 数控系统主要的硬件组成

3.2 PMAC 多轴运动控制器介绍

3.2.1 运动控制器的出现

3.2.2 运动控制器与运动控制技术的特点

3.2.3 PMAC 多轴运动控制器

3.3 开放式数控系统的硬件结构

3.4 小结

第四章 数控系统软件的总体设计

4.1 基于PC 机的数控系统软件的总体结构

4.2 多任务并行处理功能的实现

4.3 数控系统实时性要求及实现

4.4 G 代码转换模块和图形数控编程模块

4.5 手动操作和系统监控模块

4.6 数控系统人机交互界面设计

4.7 小结

第五章 数控代码编译模块的实现

5.1 NC 代码的处理分析方法

5.2 词法分析

5.3 语法分析

5.4 语义分析

5.5 数控代码转换部分

5.5.1 点定位和直线插补指令的转换

5.5.2 圆弧插补指令的转换

5.5.3 PMAC 运动程序的结构

5.5.4 应用程序与驱动程序的连接

5.6 编译模块中多线程技术的采用

5.7 小结

第六章 基于DXF 文件的自动数控编程系统的开发

6.1 DXF 图形文件概述

6.2 DXF 文件图形信息的读取

6.3 数控切割线路的确定

6.3.1 DXF 文件与NC 代码之间的图形几何数据信息描述的差异

6.3.2 加工线路优化排序

6.4 切割线路NC 代码的自动生成

6.5 小结

第七章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

发布时间: 2007-04-17

参考文献

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