低成本數(shù)控雕刻機控制系統(tǒng)研究開發(fā).pdf

1、近幾年來，隨著科學技術的發(fā)展，數(shù)控產品以其加工精度高、生產安全高效等特點，越來越廣泛地應用于各行各業(yè)。雕刻機作為一種典型的數(shù)控產品，在傳媒制造、模具設計、建材雕刻等行業(yè)中有著廣闊的市場前景。隨著電子技術的發(fā)展，數(shù)控雕刻機逐漸取代傳統(tǒng)的雕刻機引領著時代的潮流，數(shù)控雕刻機通常采用工控機和運動控制系統(tǒng)的組成形式。雕刻機的運動控制系統(tǒng)是數(shù)控雕刻機的核心，其功能的強弱、性能的優(yōu)劣直接關系著產品的質量與加工效率。
　　 當今數(shù)控雕刻機控制系

2、統(tǒng)的硬件架構主要采用工控機和運動控制卡的架構組成，這種架構的主要不足是成本高、體積大，可靠性和靈活性低等。隨著微電子技術的快速發(fā)展和應用，低成本的數(shù)控雕刻機近來在數(shù)控雕刻行業(yè)也成為研究熱點。目前大部分研究機構及公司將雕刻機發(fā)展定位于高精度、高速度、高可靠度等方面的追求，然而在目前經濟條件下，尤其是在中國以基礎制造業(yè)為主的大環(huán)境下，這種雕刻機發(fā)展的定位超出的目前國內雕刻機行業(yè)的整體需求水平，對于廣大中小企業(yè)來說，雕刻機成本在一定精細程度之

3、后，雕刻機的價格成為企業(yè)發(fā)展的主要限制。
　　 本文首先對國內外數(shù)控雕刻機發(fā)展現(xiàn)狀及相應控制技術進行分析總結。然后對數(shù)控雕刻機的基礎控制算法進行了適應于低成本硬件架構的算法改進以及與軟件編程結合的優(yōu)化，得到適合用低成本硬件實現(xiàn)的數(shù)字積分法一直線插補算法，并針對低硬件成本下的加減速控制方法進行創(chuàng)新算法設計。在硬件設計方面，應用了一種單片機加PC架構形式，以PC與單片機作為雙處理器，其中PC運行WindowsXP操作系統(tǒng)、界面應用程

4、序以及大量的數(shù)據(jù)算法處理，其中包括標準指令的解析以及與單片機通信指令的生成。單片機則主要用于與PC的通信指令的解析和控制脈沖。PC與單片機的通信，采用串口的工作方式。本論文詳細設計了控制器硬件各功能模塊的原理圖，并對插補算法及加減速控制算法的創(chuàng)新，進行了詳細的描述。
　　 本論文所設計的數(shù)控雕刻機控制卡不但軟硬件架構簡潔，而且成本低、體積小，可以很方便的進行密閉封裝，從而提升系統(tǒng)的可靠性和靈活性，使產品易于維護和升級，同時在密閉