基于DSP和PC的數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與開(kāi)發(fā).pdf

1、數(shù)控技術(shù)是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代基礎(chǔ)工業(yè)的支柱，因此，加大數(shù)控技術(shù)的研究對(duì)我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展是十分必要和有意義的。本文針對(duì)數(shù)控系統(tǒng)軟硬件、數(shù)控插補(bǔ)、加工運(yùn)動(dòng)控制和加工過(guò)程可視化等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，主要研究?jī)?nèi)容和成果如下： 研究了DSP、FPGA、VHDL語(yǔ)言等相關(guān)先進(jìn)硬件技術(shù)，提出了用高性能的DSP和大容量的FPGA來(lái)架構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制卡的方法。該方法大大提高了系統(tǒng)硬件的集成度和可重構(gòu)性。利用高速的PCI總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制卡和PC的通信。軟件上，

2、提出了一種快速讀取雙端口RAM的軟件實(shí)現(xiàn)方法。利用高效、高精度智能數(shù)學(xué)庫(kù)實(shí)現(xiàn)了定點(diǎn)DSP的浮點(diǎn)運(yùn)算。應(yīng)用速度和加速度前饋+反饋的控制策略實(shí)現(xiàn)高精度的位置控制。在此基礎(chǔ)上，研制了基于DSP的三軸聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制卡。 研究了梯形加減速和S形曲線(xiàn)加減速規(guī)律的動(dòng)力學(xué)特性，采用等效的梯形加減速規(guī)律實(shí)現(xiàn)了S形曲線(xiàn)加減速規(guī)律的加減速實(shí)時(shí)精確的速度分析。該方法克服了用常規(guī)的查表法來(lái)近似計(jì)算S形曲線(xiàn)加減速速度的缺點(diǎn)。 給出了圓弧段數(shù)控加工運(yùn)動(dòng)

3、的控制方法；對(duì)兩相鄰兩直線(xiàn)或圓弧加工段的速度銜接提出了兩種參數(shù)可調(diào)的方法：假設(shè)圓弧過(guò)渡法和基于最小沖擊法。利用超前分析的方法，根據(jù)減速所需的最大距離提出了一種多程序段運(yùn)動(dòng)速度自適應(yīng)平滑算法，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給速度提前減速。給出了離散時(shí)域和連續(xù)時(shí)域的速度銜接方法。 提出了一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的NURBS曲線(xiàn)快速自適應(yīng)插補(bǔ)算法。該算法充分考慮了機(jī)床的實(shí)際加工能力，對(duì)曲線(xiàn)段提前預(yù)插補(bǔ)減速所需的最大插補(bǔ)周期數(shù)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給速度提前調(diào)整，使加工進(jìn)給速度自適應(yīng)

4、地隨著曲率半徑和曲率半徑變化率的變化而變化，從而使得加工運(yùn)動(dòng)更平滑。 在三角網(wǎng)格模型的基礎(chǔ)上，提出了一種刀具掃描體的快速計(jì)算方法，該方法充分利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中直線(xiàn)和圓弧域的求交算法，變浮點(diǎn)乘除運(yùn)算為有利于計(jì)算機(jī)硬件實(shí)現(xiàn)的整數(shù)加減運(yùn)算。提出了一種操作方便的三角網(wǎng)格簡(jiǎn)化方法。該方法減少了加工過(guò)程中圖形顯示時(shí)的運(yùn)算時(shí)間，提高了圖形顯示速度，實(shí)現(xiàn)了加工過(guò)程中圖形的實(shí)時(shí)顯示。 開(kāi)發(fā)了一套基于DSP和PC的Windows平臺(tái)下的數(shù)控