Windows下开放式数控系统软件设计与研究

发布时间：2017-03-29 01:04

  本文关键词：Windows下开放式数控系统软件设计与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文介绍了Windows98平台下基于运动控制器GD104具有三轴联动功能的开放式数控系统的软件设计与实现。 根据课题所提供的硬件环境，我们将整个软件系统分为运动控制器驱动程序和主机应用程序两大独立部分，分别对其进行设计开发。与此同时，针对CNC系统中的一些关键问题展开了深入分析与研究，，取得如下研究成果： （1）数控代码编译方面，采用编译+解释的方式，把大量复杂的运算放在预处理阶段，实时处理的时候则用较小的内存实现了从数控代码到插补控制命令的转换。同时，用解析法解决了预处理过程中的刀具半径补偿问题。 （2）图形仿真方面，对刀具轨迹提供了三视图的预览方式。模拟加工时，采用Bresenham算法对刀具轨迹进行动态跟踪，同时根据加工的进给速度，对加工的总时间进行了较精确的估计。 （3）插补算法方面，采用上下位机的形式对加工零件进行粗/精二次分层插补：粗插补时交由上位机的一个指定线程来完成；精插补时既可由下位机的硬件来完成，又可通过上位机生成插补数据包后，使用下位机的位模式插补来实现。 （4）实时控制方面，利用设备驱动程序VxD解决了硬件定时中断和插补结束中断的捕获问题；提出一种速度控制算法，对闭环控制系统进行实时位置控制；采用主线程、控制线程、插补线程和解释线程，利用线程间的同步与通讯，协同完成数控机床的实时加工过程。 最后，我们完成了运动控制器驱动程序和开放式数控系统应用程序的开发工作，并在实际应用中取得了满意的效果。
【关键词】：MCX314 VxD 驱动函数库 位模式插补 多线程
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TG659
【目录】：

• 第一章 引言10-17
• 1.1 开放式数控系统概述10-11
• 1.2 基于PC的开放式数控系统11-13
• 1.2.1 按PC与NC的配合分类11
• 1.2.2 按采用的操作系统分类11-12
• 1.2.3 按控制功能分类12-13
• 1.3 开放式数控系统国内外研究概况13
• 1.3.1 国外研究概况13
• 1.3.2 国内研究概况13
• 1.4 开放式数控系统的发展趋势13-15
• 1.4.1 基于PC的开放式13-14
• 1.4.2 高速化和高精度化14
• 1.4.3 智能化14
• 1.4.4 网络化14-15
• 1.4.5 信息化15
• 1.5 本课题的研究内容及重点15-17
• 1.5.1 研究开发的目标及内容15-16
• 1.5.2 研究的重点及难点16-17
• 第二章 开放式数控系统的总体设计17-23
• 2.1 系统软硬件环境17-18
• 2.1.1 硬件平台17
• 2.1.2 操作系统平台17-18
• 2.1.3 软件开发工具18
• 2.2 总体设计思想18
• 2.3 设计开发的原则18-19
• 2.4 主机程序总体设计19-23
• 2.4.1 MFC的应用程序框架19-20
• 2.4.2 主机程序的界面设计20-21
• 2.4.3 主机程序的功能设计21-23
• 第三章 基于运动控制芯片的驱动程序设计23-43
• 3.1 MCX314运动控制芯片介绍23-24
• 3.2 MCX314运动控制芯片的读写寄存器及指令系统24-25
• 3.2.1 读写寄存器24
• 3.2.2 指令系统24-25
• 3.3 MCX314运动控制芯片提供的功能25-30
• 3.3.1 脉冲输出命令25-26
• 3.3.2 速度曲线26-27
• 3.3.3 位置管理27
• 3.3.4 插补27-29
• 3.3.5 中断29
• 3.3.6 其它功能29-30
• 3.4 Windows环境下的DLL驱动程序开发30-37
• 3.4.1 DLL概述30
• 3.4.2 本系统采用的DLL类型30-31
• 3.4.3 数据结构及驱动函数库的设计31-37
• 3.5 Windows环境下的实时中断原理及实现37-43
• 3.5.1 Windows环境下的中断原理37-39
• 3.5.2 高精度定时器的选择39-40
• 3.5.3 开发环境及工具40-41
• 3.5.4 实时中断的实现41-43
• 第四章 数控代码的编译与刀具补偿43-55
• 4.1 数控代码的编译43-49
• 4.1.1 编译方法的选择43-45
• 4.1.2 编译的数控代码标准45-46
• 4.1.3 前两次扫描的预处理46-49
• 4.2 刀具半径补偿49-55
• 4.2.1 刀具半径补偿的计算50-52
• 4.2.2 第三次扫描的预处理52-53
• 4.2.3 刀具半径补偿的验证53-55
• 第五章 机床运行实时控制和刀轨仿真55-73
• 5.1 数控系统的伺服控制55-56
• 5.2 插补算法56-64
• 5.2.1 本系统采用的插补算法57
• 5.2.2 二次插补法的粗插补57-62
• 5.2.3 二次插补法的精插补62-64
• 5.3 多线程实时控制64-73
• 5.3.1 控制/显示界面的组成64-66
• 5.3.2 刀轨仿真66-67
• 5.3.3 实时控制过程67-73
• 第六章 开放式数控系统的调试73-77
• 6.1 运动控制器驱动程序的调试73-74
• 6.1.1 调试主芯片MCX314遇到的问题及解决措施73
• 6.1.2 测试程序的设计73-74
• 6.2 主机应用程序的调试74-77
• 6.2.1 连续插补74-75
• 6.2.2 手动减速点的计算75
• 6.2.3 主机程序开发中需要考虑或解决的问题75-77
• 第七章 结论77-78
• 参考文献78-81
• 致 谢81-82
• 附录一 GD104运动控制器驱动函数库82-85
• 附录二 Windows98下实时中断的捕获85-88
• 附录三 课题相关软件成果介绍88

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 黄大贵;李再银;;Windows2000下数控系统运动控制器的应用研究[J];电子科技大学学报;2008年02期

2 雷立群;于振文;;基于Windows的全软件数控系统实现方法研究[J];机床与液压;2012年09期

3 张航伟;陈婵娟;;开放式数控系统中数控代码的解释与编译[J];机械设计与制造;2011年02期

4 陈秀珍;;C机能刀具半径补偿的研究与实现[J];机械工程师;2008年12期

5 陈秀珍;;C机能刀具半径补偿的研究与实现[J];制造业自动化;2009年03期

6 张航伟;陈婵娟;;GT系列运动控制器的二次开发[J];机电工程技术;2009年04期

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本文编号：273360