基于ARM+DSP開放式五軸數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的標(biāo)志。數(shù)控系統(tǒng)正朝著柔性化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)封閉、模塊固定的傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)已不在滿足現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展要求。本課題的研究目標(biāo)是建立一個開放的五軸數(shù)控系統(tǒng)平臺，開放式數(shù)控系統(tǒng)最常見的實現(xiàn)方式是基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)。然而，數(shù)控系統(tǒng)本身具有很強(qiáng)的實時控制和實時交互等特性，以PC為研究平臺的開方式數(shù)控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和性能上存在局限性，而嵌入式系統(tǒng)在軟硬件平臺上滿足了

2、數(shù)控系統(tǒng)的實時性要求。
　　 針對基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)存在的問題和不足以及嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢，采用ARM+DSP的硬件平臺，在Linux軟件平臺下開發(fā)五軸數(shù)控系統(tǒng)，本方案是對低成本的開放式五軸數(shù)控系統(tǒng)研究的一種全新的嘗試。研究內(nèi)容分為系統(tǒng)總體方案設(shè)計、硬件平臺搭建、系統(tǒng)軟件模塊化設(shè)計、數(shù)據(jù)管理、五軸線性插補(bǔ)研究、基于F28335DSP運(yùn)動控制卡軟件設(shè)計。
　　 首先，針對數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計要求，采用基于RT-Linux實時

3、性解決方案，最終確定本系統(tǒng)的總體方案，并重點(diǎn)分析了基于F28335閉環(huán)交流伺服控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)用硬件控制策略實現(xiàn)五軸同步運(yùn)動控制，采用“脈沖+方向”位置控制模式控制伺服電機(jī)。
　　 其次，構(gòu)建五軸數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺，對主從CPU的硬件特性進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并設(shè)計基于CAN總線的通信電路及其驅(qū)動程序;最后以TMS320F28335為核心處理芯片，輔以電機(jī)驅(qū)動信號接口電路與編碼器接口電路，完成伺服運(yùn)動控制系統(tǒng)硬件設(shè)計及主軸電機(jī)接口電路

4、設(shè)計。
　　 然后，依據(jù)五軸數(shù)控加工特點(diǎn)，對開放式五軸數(shù)控軟件進(jìn)行了模塊化設(shè)計。針對五軸加工程序數(shù)據(jù)量大而繁瑣的特點(diǎn)，采用嵌入式MYSQL數(shù)據(jù)庫管理加工代碼及運(yùn)動參數(shù);詳細(xì)分析五軸線性插補(bǔ)原理，采用基于速度前瞻的五軸線性插補(bǔ)算法對系統(tǒng)進(jìn)行軟件開發(fā);設(shè)計基于F28335的運(yùn)動控制系統(tǒng)軟件主程序、CAN總線通信程序及插補(bǔ)算法軟件，詳細(xì)介紹ePWM模塊和eQEP模塊在該系統(tǒng)中的硬件配置及同步輸出脈沖的方法。
　　 最后，搭建五