基于ARM的砂轮动平衡控制器及其系统软件研究

发布时间：2017-10-29 17:06

  本文关键词：基于ARM的砂轮动平衡控制器及其系统软件研究

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【摘要】：磨削加工在现代加工工艺中有着重要的作用,它属于精加工的加工方式,主要是为了提高被加工工件的表面质量,使其达到装配要求或者为下一步的超精加工奠定基础。因此,通常人们希望磨削加工能达到很高的精度。但是,众所周知,旋转机械在工作时都会产生振动,无法避免,而像磨床这样的旋转机械振动会更大,一旦振动幅值超过某个限度,就会影响被加工工件的表面质量,直接表现是表面粗糙度大。因此,必须采取措施应对这样的情况。磨床的砂轮是由粘接剂将磨粒固定在一起制造成的,它含有气孔,易受空气湿度影响,故质量分布是不均匀的,同时砂轮在安装时无法保证质心和轴心水平同轴,这也会影响砂轮旋转时的状态,即砂轮在转动过程中是不平衡的。因此,直接的结果就是以上所说的振动幅值增大,表面质量下降,长久下去,还会造成加工效率低,缩短机床的使用寿命。另外,在以前平衡砂轮用的是静平衡的方法,需要经常拆装砂轮,过程繁琐,同时,静平衡对工人的技术和经验要求高,整个过程需要花费很长的周期,平衡效率低。因此,有必要研制一种能实现砂轮在线动平衡的装置,不需要拆卸砂轮,也不需要工人的技术水平有多高,就能很快地完成砂轮的平衡工作。从这方面考虑,设计基于STM32F17IGT的砂轮动平衡控制系统,不仅能够解决以上砂轮的不平衡问题,同时也能解决磨床的其它问题。本系统分为三个部分:采集部分、控制部分和执行部分。采集部分的主要作用是通过振动传感器和霍尔传感器采集砂轮的振动加速度和转速信号,为控制部分进行动平衡决策提供数据支持。控制部分是本系统的核心,包含硬件和软件方面的设计,它的作用是处理采集的数据,输出驱动动平衡头的信号。执行部分的作用是根据驱动信号,调节砂轮、平衡头、主轴系统的质量分布,实现砂轮动平衡。本论文围绕STM32F417IGT微控制器展开所有的工作,主要目的是研究控制部分的硬件集成以及控制系统的软件编程,为下一步的工作奠定良好的基础。
【关键词】：砂轮动平衡 STM32F17IGT 控制系统 硬件集成 软件编程
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG580.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 课题研究的背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 论文研究的主要内容14
• 1.4 论文的结构安排14-15
• 2 砂轮动平衡控制系统总体方案设计15-33
• 2.1 引言15
• 2.2 砂轮动平衡控制系统信号采集部分设计15-18
• 2.2.1 砂轮振动信号采集15-17
• 2.2.2 砂轮转速信号采集17-18
• 2.3 砂轮动平衡控制系统控制部分设计18-30
• 2.3.1 核心处理器选择及其特性18-26
• 2.3.2 存储扩展26-28
• 2.3.3 人机界面28-29
• 2.3.4 驱动控制卡29
• 2.3.5 调试及其它接口29-30
• 2.4 砂轮动平衡控制系统执行部分设计30-31
• 2.5 本章小结31-33
• 3 砂轮动平衡控制器硬件设计33-56
• 3.1 引言33-34
• 3.2 硬件原理图设计34-53
• 3.2.1 硬件设计工具介绍34-35
• 3.2.2 处理器模块设计35-39
• 3.2.3 外部存储器39-41
• 3.2.4 按键设计41-42
• 3.2.5 显示模块的设计42-43
• 3.2.6 串口设计43-45
• 3.2.7 CAN接口设计45-46
• 3.2.8 调试接口设计46-47
• 3.2.9 以太网接口设计47-48
• 3.2.10 USB接口设计48-49
• 3.2.11 Micro SD卡设计49-51
• 3.2.12 供电电路设计51-53
• 3.2.13 砂轮动平衡驱动控制卡接口设计53
• 3.3 硬件PCB板图设计53-55
• 3.4 本章小结55-56
• 4 砂轮动平衡控制器软件设计56-73
• 4.1 引言56
• 4.2 系统软件设计56-71
• 4.2.1 编程调试平台56-58
• 4.2.2 STM32F4 库函数58-59
• 4.2.3 μC/OS-II实时操作系统及其移植59-65
• 4.2.4 STM32F417IGT内核以及外设的编程65-68
• 4.2.5 LCD显示驱动和图形库STemWin5.22 及其移植68-70
• 4.2.6 按键扫描及其防抖70-71
• 4.3 系统工程71-72
• 4.4 本章小结72-73
• 5 总结与展望73-75
• 5.1 总结73-74
• 5.2 展望74-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-79
• 个人简历、在学校期间发表的学术论文与研究成果79

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本文编号：1113862