開放式多軸控制系統(tǒng)研究.pdf

1、運(yùn)動控制技術(shù)是發(fā)展現(xiàn)代自動化工業(yè)以及智能機(jī)械制造的關(guān)鍵技術(shù)。通用的多軸機(jī)構(gòu)運(yùn)動控制技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用要比在專用機(jī)器領(lǐng)域中的應(yīng)用更為復(fù)雜。多軸機(jī)構(gòu)運(yùn)動控制技術(shù)在如今的工業(yè)現(xiàn)場已被廣泛應(yīng)用，其中在打磨、噴涂、抓取與擺放、碼垛、裝配等工業(yè)領(lǐng)域中的作用尤為突出。研究設(shè)計(jì)出一套開放式通用的多軸機(jī)構(gòu)運(yùn)動控制系統(tǒng)不僅響應(yīng)了國家科技創(chuàng)新的政策，對實(shí)現(xiàn)“中國制造2025”也是意義重大，設(shè)計(jì)出適合多種機(jī)器人以及數(shù)字控制機(jī)床的通用控制系統(tǒng)

2、對現(xiàn)代自動化工業(yè)發(fā)展，提升整個(gè)國家綜合實(shí)力，加快工業(yè)現(xiàn)代化、智能化進(jìn)程具有深遠(yuǎn)意義。
　　本文對開放式多軸機(jī)構(gòu)運(yùn)動控制系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究，設(shè)計(jì)了基于CODESYS3.5運(yùn)動控制軟件開發(fā)平臺的開放式多軸控制系統(tǒng)。論文的主要研究內(nèi)容與成果如下:
　　(1)研究分析空間矩陣對多軸機(jī)構(gòu)工具中心或末端的位置、工具姿態(tài)以及機(jī)構(gòu)平移、旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動的表示方法，運(yùn)用運(yùn)動學(xué)D-H表示法對多軸機(jī)構(gòu)的正、逆運(yùn)動學(xué)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算分析，并分別推導(dǎo)了擺頭

3、+轉(zhuǎn)臺形式五軸數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系變換以及SCARA機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)變換。然后，對SCARA機(jī)器人的運(yùn)動范圍進(jìn)行了分析。
　　(2)研究了多軸機(jī)構(gòu)的三維模型仿真技術(shù)。基于第三方構(gòu)圖設(shè)計(jì)平臺SolidWorks2010，設(shè)計(jì)出了不同類型多軸機(jī)構(gòu)的三維仿真模型，并將其集成在人機(jī)交互操作界面中，使得可視化操作界面更加形象。
　　(3)介紹了多軸控制系統(tǒng)中的G代碼編程方法，并且使用OPC技術(shù)完成了上位機(jī)可視化界面與機(jī)構(gòu)運(yùn)動控制系統(tǒng)之間的實(shí)

4、時(shí)通信，實(shí)現(xiàn)了三維仿真模型與機(jī)構(gòu)本體同步工作。
　　(4)以工業(yè)PC及德國3S公司CODESYS3.5運(yùn)動控制軟件作為系統(tǒng)的控制核心，全面構(gòu)建了多合一的控制系統(tǒng)。搭建了硬件實(shí)驗(yàn)平臺，采用總線式通信技術(shù)，使得系統(tǒng)更加開放，可擴(kuò)展性更強(qiáng)。
　　(5)基于VS2010軟件中的WPF平臺開發(fā)了多合一的上位機(jī)可視化操作界面，在系統(tǒng)中預(yù)先配置了三種機(jī)構(gòu)型號（三軸、五軸機(jī)床和SCARA機(jī)器人），用戶可以根據(jù)實(shí)際需要，對機(jī)構(gòu)模型進(jìn)行選擇，并