刀架回转式数控软片裁片机控制系统开发与研究

论文摘要

工作台回转的数控软片裁片机具有转台转动惯量大、运动不灵活、加工误差较大等缺点。鉴于此,东北大学机械电子工程研究所研制了刀架回转的数控软片裁片机。本课题即针对刀架回转的数控软片裁片机进行控制系统硬件设计和软件开发,并对整个系统进行了试验、调试及性能测试,实现了自动切割与手动切割裁片的功能。首先,在数控软片裁片机的机械结构的基础上,设计了整个系统的控制方案,搭建了整个控制系统硬件平台,并根据控制系统的性能要求调节并确定各个部件的具体参数。其次,在控制系统硬件平台的基础上根据裁片机的具体特点及加工要求开发了系统软件。整个软件系统应用VB进行开发,采用模块化设计,包括手动、自动加工、精确运动、DXF文件读取、图形显示、数控代码自动生成等模块。整个系统具有操作简便、安全、加工精度准确、故障诊断方便、系统维护简洁等特点。在轨迹规划理论的基础上,进行了裁片机的刀具轨迹规划研究,提出了直线、圆弧的轨迹规划的方法,确定了各轴的联动方案。最后,对数控软片裁片机的系统性能进行了试验研究。采用PID算法调节了各轴的运动性能,并分析了裁片机的误差产生原因及调节方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 数控技术的发展
• 1.2.1 数控系统开放结构的发展
• 1.2.2 软件伺服驱动技术的发展
• 1.2.3 CNC系统连网技术
• 1.2.4 数控系统功能集中化
• 1.3 开放式数控系统
• 1.3.1 开放式数控系统的体系结构
• 1.3.2 开放式数控系统数据接口规范
• 1.3.3 开放式数控系统的实现途径
• 1.4 本课题的研究意义及完成的主要工作
• 第2章 数控软片裁片机硬件结构
• 2.1 数控软片裁片机的机械系统
• 2.1.1 数控软片裁片机的机械结构
• 2.1.2 坐标系规定
• 2.1.3 裁片机性能参数
• 2.2 数控软片裁片机的控制系统
• 2.2.1 数控软片裁片机整体控制方案
• 2.2.2 电磁抱闸控制方案
• 2.2.3 限位开关控制方案
• 2.3 PMAC运动控制器简介
• 2.4 本章小结
• 第3章 数控软片裁片机软件设计
• 3.1 数控软片裁片机软件整体结构及加工流程
• 3.1.1 数控软片裁片机软件结构
• 3.1.2 软件整体流程
• 3.2 软件中关键模块设计
• 3.2.1 故障诊断模块
• 3.2.2 对刀模块
• 3.2.3 系统复位模块
• 3.2.4 在线诊断模块
• 3.2.5 加工模块
• 3.3 DXF文件结构及读取DXF文件中信息的方法
• 3.3.1 DXF文件结构
• 3.3.2 DXF文件信息的读取
• 3.3.3 DXF文件中圆弧表达方式
• 3.3.4 读取DXF信息归类
• 3.4 本章小结
• 第4章 数控软片裁片机运动轨迹规划
• 4.1 轨迹规划的基本功能与方法
• 4.1.1 轨迹规划的基本功能
• 4.1.2 刀具补偿的基本概念
• 4.1.3 刀具补偿理论在本系统中具体应用
• 4.2 数控裁片机轨迹规划中的几个关键问题
• 4.2.1 倒坡角说明
• 4.2.2 刀具位置方向及尺寸说明
• 4.2.3 CAD图纸中线型与刀片偏角之间关系
• 4.3 直线与圆弧的轨迹规划
• 4.3.1 直线轨迹规划
• 4.3.2 圆弧轨迹规划
• 4.4 切割过程各轴运动状况
• 4.4.1 切割直线运动情况
• 4.4.2 切割圆弧运动情况
• 4.5 本章小结
• 第5章 系统性能试验及调整
• 5.1 PID参数整定
• 5.1.1 概述
• 5.1.2 PMAC运动控制器中PID调节实现途径
• 5.1.3 系统的PID参数整定
• 5.2 试验台定位精度检测及螺距误差补偿
• 5.2.1 定位精度分析
• 5.2.3 系统误差的测量及补偿
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢