基于OMAP3530数控系统的研究及RTCP功能的实现

发布时间：2020-03-25 04:48

【摘要】：数控技术是装备制造的重要技术之一,尤其以五轴数控技术为典型代表。数控技术包括数控系统研发和数控机床的设计与制造,其中数控系统作为机床的控制核心,是数控技术研究的重点,3D刀具半径补偿技术和RTCP技术作为五轴数控系统的关键技术,在五轴数控技术中扮演着重要的角色。另外,基于微处理器的嵌入式数控系统正逐渐成为数控研究领域的重要方面。因此,嵌入式五轴数控系统关键技术的研究具有光明的应用前景。首先,本文在以OMAP3530+FPGA+CPLD为处理器的嵌入式硬件平台上,完成了Linux系统、DSP实时系统和双核通信套件DSPLink的移植,并以此为软件平台嵌入了部分数控应用软件模块。其次,对五轴端铣加工的3D刀具半径补偿算法进行了研究。针对三种常用铣刀完成了单个加工模块和两个加工模块间过渡段的补偿计算,在MATLAB中对3D刀具半径补偿算法进行仿真验证,并设计了该模块在嵌入式数控系统中的实现方法。然后,对五轴数控系统的RTCP功能算法展开研究。在分析非线性误差产生原因的基础上,阐述了RTCP减小非线性误差的原理,以C-A型双摆头机床为例完成RTCP算法的设计,并给出了RTCP软件模块在本嵌入式数控系统中实现的方法。最后,采用Microsoft Visual C++将3D刀具半径补偿算法编制成后处理软件,生成带有刀具半径补偿的五轴数控加工代码,在VERICUT中仿真验证3D刀具半径补偿算法的正确性;通过MATLAB仿真,验证了本文提出的RTCP算法对非线性误差的抑制作用。
【图文】：

示意图,最佳切削,位姿,刀具

中国的制造业迫切需要转型升级，但是高档数控级的关键瓶颈。因此，作为高档数控代表的五轴联动数控系统数控系统的特点相比三轴机床增加了两个旋转轴，使得刀具与工件之间的相对件的相对运动使得五轴机床相比传统三轴机床具有极为优秀的比较三轴或者四轴机床具有如下特点[6,7]：系旋转。五轴数控机床的结构有多种，其中一种就是带有旋转工中，工件随着工作台旋转，工件坐标系也随着工作台的运动而轴插补运算时，要随时计算工件坐标系的旋转的角度以保证刀可随加工曲面的需求而变化，以保持刀具处于最佳切削状态。如腔、飞机发动机叶片、船用螺旋桨、复杂模具等，如果用普通程中刀具相对工件的位姿保持不变，就导致刀具产生干涉或者机床上，，刀具姿态在一定范围内可变使得这些难加工件的加工

数控系统,控制板,核心,矩阵键盘

基于 OMAP3530 数控系统的研究及 RTCP 功能的实现言）在 FPGA 内部构建数字电路实现的逻辑功能，均属于硬件模块。控制子系统统的 CPLD 主要实现对 FPGA 的配置、数控矩阵键盘的输入、与其他模的功能。使用 CPLD 作为 FPGA 的配置芯片，通过 CPLD 产生配置时序 FPGA；CPLD 通用的 I/O 端口模拟实现矩阵键盘的行列扫描信号，实现AP3530 的数控系统的核心控制板如图 2.3 所示。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG659

【参考文献】