xy步进电机控制系统课程设计报告

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1、机电系统综合设计报告平面XY——步进（伺服）数字控制设计院系名称：机械与储运工程学院专业班级：机械设计制造及其自动化09-3班学生姓名：徐利达学号：同组学生姓名：王鹏学号：指导教师：张蓬完成日期2013年4月7日摘要本次机电系统综合设计要求通过计算机高级编程语言实现对步进电机的运动控制来进行控制，以达到对机电一体化知识的巩固提高及综合运用。本报告详细讲述了GT运动控制的硬件和软件环境，阐述了GT系统运动控制器的控制原理，数控技术中逐点比较法的插补原理，图像二值化原理，图形轮廓提取四邻域法原理，以及这些原理在本次机电系统综合设计中的具

2、体应用和实现方法。介绍本小组制作NL（NoLimited）步进电机控制系统的界面和原理，让读者在一定程度上了解数控技术，图像处理技术以及其他方面的相关内容。关键词：步进电机；C语言；二值化III目录摘要I第1章设计目的及要求11.1设计目的11.2设计要求1第2章设计的软硬件环境22.1设计系统硬件环境22.2设计系统软件环境2第3章设计原理33.1电机驱动使能及驱动33.1.1运动控制卡的初始化33.1.2对专用输入信号参数进行设置33.1.3运动控制轴的初始化33.2单轴运动43.3多轴运动53.4图像的二值化轮廓提取63.5轮

3、廓绘制7第4章设计方案及具体实施84.1总体设计方案84.2运动控制的初始化以及测试94.2.1运动控制的初始化94.2.2运动测试104.3几何图形加工的程序实现方法104.3.1直线加工的程序实现方法104.3.2圆弧以及椭圆弧加工的程序实现方法114.4图形轮廓加工的程序实现方法114.4.1笔头位置调整方法114.4.2图像二值化及轮廓提取方法124.4.3图像数据处理及轮廓加工方法13第5章设计结果与分析145.1任务完成情况以及设计优缺点145.1.1优点145.1.2缺点145.2困难及解决14III第6章设计总结16

4、附录A机电设计日志17附录B设计成果（加工的曲线图，轮廓图，软件设计界面）18III第1章设计目的及要求1.1设计目的本次机电系统综合设计要求以GT系列运动控制器为核心，以计算机语言为控制手段，通过计算机与运动控制器相互通信，对其进行运动的初始化，运动过程的控制来实现运动控制器两轴和笔架的运动，并绘制简单的几何图形如：直线、圆、椭圆等，以及绘制通过计算机程序图形识别、轮廓识别处理后的图像。1.2设计要求利用GT系列运动控制器和GXY系列运动平台，在windows下用VB语言实现平面XY的数字加工控制。基本要求如下：编写GT系列运动控

5、制器和GXY系列运动平台的初始化程序，通过初始化程序可实现系统的复位；编写平面X、Y的驱动程序以控制X、Y方向的运动；编写插补算法以实现平面四象限的直线，顺、逆圆，顺、逆椭圆，以及圆弧和椭圆弧简单的几何图形绘制；编写控制程序以实现任意图像的轮廓提取，并对提取的轮廓数据进行处理，将轮廓数据转化为对二维伺服数据控制机床的驱动代码，利用伺服驱动函数库实现在该设备上的轮廓加工；实现以上加工图形的绘制时必须在图形绘制中实现抬笔落笔的控制盒超界判断。18第2章设计的软硬件环境2.1设计系统硬件环境本次机电系统综合设计所采用的GT运动控制器主要用

6、于对机械传动装置的速度、位置进行实时的控制管理，使运动部件按照预期的轨迹和规定的运动参数完成相应的动作。运动控制系统为开环控制系统。GT系列运动控制器机械本体采用模块化拼装，其主体由两个直线运动单元（X、Y两直线运动轴）组成。每个直线运动单元主要包括工作台面、滚珠丝杠、导轨、轴承座、基座、伺服电机等部分。为实现运动对平台运动轨迹的记录，GT运动控制器还配备了由继电器控制上下运动的笔架，来进行图形的绘制。2.2设计系统软件环境本次机电系统综合设计，通过计算机高级语言C实现对运动控制器运动参数、运动方式的计算和控制。本小组采用VC6.0

7、++进行可视化的编程，GT运动控制器提供了DOS下的运动函数库和Windows下的运动函数动态链接库，本小组使用的是Windows下的运动函数动态链接库，只要调用运动函数库中的函数，就可以实现运动控制器的各种功能。在Windows系统下使用VC中函数库，只需要将GT400.dll、GT400.h、GT400.lib三个文件放到源程序根目录下，再将GT400.lib添加到用户工程中，GT运动控制器提供的Windows下的运动函数动态链接库就可以直接调用。18第3章设计原理按照本次机电系统综合设计的要求，本小组利用VC++，实现对运动控

8、制器的控制，使运动控制按照VB程序进行单轴运动、多轴协调运动、简单几何图形插补运算绘制、复杂图形绘制等等。3.1电机驱动使能及驱动在实现GT运动控制器的运动之前，需对其运动控制卡、运动控制轴、运动控制器、专用输入信号参数设置进行初始化