基于DSP和FPGA的线切割机床数控系统的设计与实现

发布时间：2020-12-20 03:30

　　中走丝线切割机床数控系统是一个建立在电火花切割机床之上,为用户提供了一整套设计加工工件功能的系统。数控系统作为操作人员与机床之间交互的桥梁,需要让用户可以直观的了解数控机床的加工情况。传统的高延时、稳定性低、高损耗、自动化程度低的数控系统,难以满足现代工业对加工工件的高精度要求和对加工工程低损耗的要求,所以需要开发一套低延迟、界面直观、稳定、低损耗、可操作性强、自动化程度高的中走丝线切割机床数控系统。本文基于现代工业界对中走丝线切割机床数控系统的要求,对比市场上已有的中走丝线切割机床数控系统的现状,针对已有中走丝线切割机床数控系统的缺点,从设计与开发两方面提出了一套中走丝线切割机床数控系统的解决方案。本文的主要工作如下:针对传统数控系统的扩展性弱和系统结构混乱的问题,本系统采用了模块化设计结构,从系统界面模块、通信和控制模块和自动加工模块出发,详细介绍了每个模块的设计与实现;针对传统线切割机床数控系统的高延迟、不稳定等问题,本系统在硬件上采用了成熟稳定的数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）的互补模型设计,提高了系统的稳定性,通信上采用了和主机通过CAN-BUS总线进行... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．丨：双端口ＲＡＭ的工作原理??

ｉ回原点＾??图３．１：中走丝线切割机床数控系统用例图??如图３．２是本系统的需求结构图，按照图３．１中的用户需求将本系统的需求??点主要分为七个模块，分别是系统界面、板单元、控制单元、加工功能、自动??加工功能、代码支持和加工参数设置七个模块。??３．２．２系统用例描述??本中走丝线切割机床数控系统的自动定位模块包含八个功能点，分别是寻??边、寻孔中心、寻方柱中心、寻圆柱中心、内角定位、外角定位、找垂直和回??原点。这八个功能是在加工工件中经常遇到且可以自动化实现的功能，本小节??会针对这八个功能点做系统用例描述。??？?ＩＤ：?ＡＬ１；名称：寻边；用例属性：创建者：张三；参与者：用户；描述：??进行工件的寻边操作；优先级：高；触发条件：用户点击开始执行按钮；??１８??

＼?菜单按ｆｉｔ?［??图３．３：系统界面需求点??如图３．４显示的是中走丝线切割机床数控系统中板单元的功能需求点，该??需求点主要是由三个部分组成：一、进给轴，板单元要提供给用户对五轴的??控制能力，这五轴分别Ｘ轴、Ｙ轴、Ｚ轴、Ｕ轴和Ｖ轴；二、板单元要对每个进??给轴进行插补计算处理，本系统主要是采用逐点比较算法和数字积分（Ｄｉｇｉｔａｌ??Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ?Ａｎａｌｙｚｅｒ）插补算法来进行插补计算；三、断电现场自动保护功能，??由于系统可能会出现死机、断电等异常状态，需要提供这种突发情况下的数据??保护，本系统是在硬件上采用低功耗的ＲＡＭ存储器来实时存储当前的数控机床??的状态数据，从而保护系统在特殊情况下依然可以保存数控机床的加工状态信??息。板单元的插补处理和Ｘ－Ｙ、Ｕ－Ｖ轴的控制主要是通过数字信号处理器的代??码来实现

【参考文献】：
期刊论文
[1]中走丝电火花线切割机的特点与发展趋势[J]. 熊达.  山东工业技术. 2018(11)
[2]基于DSP的激光脉冲信号采集与串口通信方法研究[J]. 柴源,孙翠翠,阮鹏,张玉梅.  赤峰学院学报(自然科学版). 2016(24)
[3]浅谈RS232和RS485串行通讯[J]. 吴皓月,李旭东,赵亮.  中国新通信. 2016(20)
[4]自动寻边功能在数控激光切割机上的应用[J]. 周亚丽,邢振宏,刘健,靳兵花.  锻压装备与制造技术. 2013(02)
[5]中走丝线切割自动编程系统研究[J]. 韩旭,张秋菊,莫秀波.  中国制造业信息化. 2012(15)
[6]一种全闭环中走丝电火花线切割机床数控系统[J]. 曹建福,王伟.  制造技术与机床. 2011(10)
[7]基于FPGA的串行外围接口SPI设计与实现[J]. 王松.  微计算机信息. 2010(32)
[8]MFC应用程序基本框架分析[J]. 车忠志,孙雪雁.  农业网络信息. 2010(09)
[9]基于FPGA的PC104总线接口电路设计[J]. 隋广慧,刘琳,孙义斌,高超,郭伟.  计测技术. 2010(04)
[10]基于FPGA的SPI总线接口的实现[J]. 王珏文,金伟信,蔡一兵,颜莉萍.  现代电子技术. 2010(14)



本文编号：2927127