直接面向加工路径的开放式数控系统研究

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1、济南大学硕l：学位论文摘要数控机床的拥有量及其年产量是一个国家制造能力的重要标志，数控系统的发展是促进数控机床不断发展的技术因素。传统的数控系统虽然已经实现了较复杂的功能，并具备一定的精度，但是由于传统数控系统采用的是专用计算机系统，实现过程对用户来讲是封闭的，模块功能也是固定的，用户难以在其平台上进行二次开发，并且不同厂商的软硬件互不兼容，系统与外部缺乏有效的通信功能，这就增加了用户的投资风险和成本。另外，现代的CNC数控机床仍然依赖于G&M代码(IS06983)作为输入的控制代码，此代码只包含了运动和开关控制信息而没有任何的零件几何信息。随着全参数化造型曲面在工业设计中的日益普及以及CAD

2、／CAM软件功能的日益复杂，此传统的数控加工技术已越来越难以适应加工日益复杂化的零件几何模型。并且G&M代码所存在的系统之间不兼容、编程及操作困难等诸多问题，都大大限制了现代化生产以及数控技术本身的发展。针对以上问题，本文提出了开放式参数化模型直接驱动数控加工系统的解决方案。此方案的核心设计思想是将CNC数控系统与CAD／CAM系统之间进行无缝隙的数据连接，而非用其他研究中所提到的用数据转换的形式进行连接。本文在系统、全面地对开放式数控系统架构进行研究的基础上，确定了开放式数控系统的硬件结构和软件模块设计方案。首先，在建立开放式数控系统的直接被控对象永磁同步电机数学模型的基础上，介绍了电压空间

3、矢量脉宽调制技术，并给出了相应的实现算法。在分析永磁同步电机磁场定向矢量控制原理的基础上，在MATLAB中建立了永磁同步电机的矢量控制模型进行仿真，为系统的软件编程提供理论依据，也为实际系统实验结果提供理论参照。其次，以TI公司的电机专用控制芯片TMS320F2812DSP为核心处理芯片，辅以驱动电路及其他相关外围电路，完成了伺服运动控制卡的硬件设计。并在TI公司DSPC2000系列集成开发环境CCS2下，完成了永磁同步电机矢量控制算法、SVPWM波的产生、电流及速度和位置中断采样等系统程序的设计。然后，在软件设计方面，对上下位机的软件系统进行模块化设计。利用UGNX2的二次开发工具UGGRI

4、P模块编程提取零件的加工路径，保存下来作为编写DSPIII直接面向加T路径的开放式数{窄系统研究控制程序的依据。说明了实现两轴联动的设计思想，给出了程序流程图。完成了开放式数控系统界面的设计。最后，经过调试实验，基于DSP的伺服控制系统在永磁交流伺服电机驱动的应用上，无论是控制电机的速度，还是控制位置，效果都很理想。数控系统控制工作台的精度可达N士O．002mm。实践证明，该系统具有可靠性高、开发周期短、控制精度高等优点，并实现了一定的智能化，可为我国开放式数控系统的研制和开发提供借鉴，并为后续的研发工作奠定了一定的基础。关键词：开放式数控系统；加工路径；数字信号处理器；永磁同步电机；伺服系统

5、IV济南大学硕十学位论文AbstractThepossessionandannualproductionofNumericalControlMachine(NCMachine)indicatesthemanufacturecapabilityinanycountry．AndNCSystem’SdevelopmentisthetechnicalfactortohastenNCMachine’Sadvancement．AlthoughtraditionalNCsystemhasachievedamorecomplexfunction，andhasacertainprecision，butthetr

6、aditionalNCsystemusesthededicatedcomputersystem．Itleadstoimplementationprocessbeingclosedforusers，themodulefunctionfixed，SOuserscouldn’tcarryonthesecondarydevelopingonitsplatform，anddifferenthardwareandsoftwarebeingnotcompatible，allofwhichincreasetheuser’Sinvestmentriskandcost．Inaddition，modemCNCmac

7、hinetoolsstillrelyonG&Mcode(ISO6983)asaninputcontrolcode，whichcontainsonlyamotionandswitchcontrolinformationwithoutanygeometricinformationofparts．Withtheincreasingpopularityoftheparametriccurvedfacemo