裁床运动控制系统的开发与实现
发布时间：2022-05-05 19:40
裁床作为服装、皮革和广告等行业的自动化加工装备,随着行业竞争愈发激烈,裁床设备的市场需求量日益增大。裁床的运动控制系统是决定设备性能和生产效率的关键因素,开发三轴联动、裁剪速度快的裁床运动控制系统对降低企业成本,增强企业的市场竞争力,具有重要的现实意义。本文在分析和参考国内外裁床研究现状的基础上,开发了基于ARM微控制器的裁床运动控制系统,主要工作内容如下:1.根据控制系统实际功能需求和嵌入式开发的特点,设计了以STM32F407ZGT6微控制器为主芯片的裁床运动控制系统,详细介绍了控制系统的总体设计方案和各功能模块硬件电路。2.分析了常见的插补算法,并针对数控裁床的加工特点,采用S型曲线加减速规划算法,对拐点速度采用倒推约束方法,最后设计了裁床刀具三轴联动控制插补方案。3.开发了裁床运动控制系统软件,包括主函数和通信处理函数、工作文件解析函数、切割函数、刀具旋转函数以及手动调试函数等功能函数。实现了人机交互,设计了人机操作界面,并完成了系统整体功能的调试。最后,对全文研究内容进行了总结,分析了系统的优势和不足,并对裁床运动控制系统未来改进方向做出了展望。
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 裁床的发展现状
1.2.2 运动控制器发展现状
1.2.3 运动控制算法概述
1.3 论文研究内容
1.4 论文结构安排
第2章 裁床运动控制系统框架及硬件设计
2.1 系统框架设计
2.1.1 裁床运动控制系统需求分析
2.1.2 裁床运动控制系统整体设计方案
2.1.3 裁床机械结构组成
2.1.4 伺服驱动系统
2.2 运动控制器硬件电路设计
2.2.1 运动控制器硬件电路结构
2.2.2 运动控制器各模块硬件电路设计
2.2.3 人机交互装置-触控屏
2.2.4 控制器电路板的设计与制作
2.3 本章小结
第3章 裁床运动控制系统插补和速度规划算法设计
3.1 插补算法
3.1.1 插补算法概述
3.1.2 数字增量插补算法实现
3.2 速度规划算法
3.2.1 S型曲线加减速控制算法实现
3.2.2 拐点速度倒推法约束设计
3.2.3 排版和送料加减速实现设计
3.3 裁床刀具控制方案
3.3.1 刀具控制方案概述
3.3.2 刀具三轴联动方案
3.4 本章小结
第4章 裁床运动控制系统软件设计与实现
4.1 开发工具介绍
4.1.1 嵌入式软件开发工具
4.1.2 触控屏上位机开发工具
4.2 主函数设计和系统初始化
4.2.1 主函数设计
4.2.2 系统初始化
4.3 系统子函数设计
4.3.1 通信处理函数
4.3.2 工作文件解析函数
4.3.3 切割函数
4.3.4 刀具旋转函数
4.3.5 手动调试函数
4.4 触控屏操作界面设计
4.5 裁床运动控制系统的调试
4.6 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 研究工作总结
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]“中国制造2025”研究进展及评述[J]. 高青松,李婷. 工业技术经济. 2018(10)
[2]基于NI运动控制卡的多轴运动控制研究[J]. 刘丰豪,程石,崔思柱,曹翱,肖倩. 现代制造技术与装备. 2018(07)
[3]数控机床关键技术与发展趋势探析[J]. 朱骥. 科技风. 2018(16)
[4]现代数控机床的智能化发展及应用研究[J]. 杨帆,朱群峰. 南方农机. 2018(09)
[5]基于前瞻S曲线的B样条连续小线段插补算法[J]. 孙征,梁秀满. 华北理工大学学报(自然科学版). 2018(01)
[6]数控机床系统中的数字积分插补法研究[J]. 李丙才,王旭光. 自动化技术与应用. 2017(08)
[7]数据采样法圆弧插补运算研究[J]. 李双成,莫玉梅,陈兴媚. 机电技术. 2017(03)
[8]《中国制造2025》背景下制造业智能化发展分析[J]. 岳孜. 社会科学战线. 2016(11)
[9]基于NURBS曲线自适应实时前瞻插补算法研究[J]. 叶仁平,曾德怀. 机床与液压. 2016(13)
[10]一种实时前瞻的NURBS曲线加减速控制方法[J]. 王更柱,梁宏斌. 机械设计与制造. 2016(06)
博士论文
[1]高层数控裁床加工机理及其关键技术研究[D]. 杨帆.浙江工业大学 2016
硕士论文
[1]数控加工中加减速控制及平滑算法的研究与实现[D]. 司慧晓.中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所) 2017
[2]基于OMAP-L138+FPGA的皮革切割机数控系统开发[D]. 梁彦朋.广东工业大学 2016
[3]基于运动控制器的切割机数控系统开发[D]. 刘永浩.济南大学 2014
[4]面向木工雕铣的数控系统加减速控制算法研究与实现[D]. 刘筱.中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所） 2014
[5]嵌入式点胶控制系统研究与实现[D]. 许鑫.华中科技大学 2014
[6]基于MCX314裁床的运动控制器设计[D]. 马泽.浙江理工大学 2014
[7]基于ARM和运动控制芯片的嵌入式运动控制器设计[D]. 张永骞.哈尔滨工程大学 2013
[8]嵌入式裁割机控制系统的研究与设计[D]. 付进伟.浙江工业大学 2012
[9]运动控制关键算法及嵌入式实现研究[D]. 吴基斌.华南理工大学 2010
[10]五坐标NURBS样条曲线插补算法及加减速控制方法研究[D]. 徐川.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3650886
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 裁床的发展现状
1.2.2 运动控制器发展现状
1.2.3 运动控制算法概述
1.3 论文研究内容
1.4 论文结构安排
第2章 裁床运动控制系统框架及硬件设计
2.1 系统框架设计
2.1.1 裁床运动控制系统需求分析
2.1.2 裁床运动控制系统整体设计方案
2.1.3 裁床机械结构组成
2.1.4 伺服驱动系统
2.2 运动控制器硬件电路设计
2.2.1 运动控制器硬件电路结构
2.2.2 运动控制器各模块硬件电路设计
2.2.3 人机交互装置-触控屏
2.2.4 控制器电路板的设计与制作
2.3 本章小结
第3章 裁床运动控制系统插补和速度规划算法设计
3.1 插补算法
3.1.1 插补算法概述
3.1.2 数字增量插补算法实现
3.2 速度规划算法
3.2.1 S型曲线加减速控制算法实现
3.2.2 拐点速度倒推法约束设计
3.2.3 排版和送料加减速实现设计
3.3 裁床刀具控制方案
3.3.1 刀具控制方案概述
3.3.2 刀具三轴联动方案
3.4 本章小结
第4章 裁床运动控制系统软件设计与实现
4.1 开发工具介绍
4.1.1 嵌入式软件开发工具
4.1.2 触控屏上位机开发工具
4.2 主函数设计和系统初始化
4.2.1 主函数设计
4.2.2 系统初始化
4.3 系统子函数设计
4.3.1 通信处理函数
4.3.2 工作文件解析函数
4.3.3 切割函数
4.3.4 刀具旋转函数
4.3.5 手动调试函数
4.4 触控屏操作界面设计
4.5 裁床运动控制系统的调试
4.6 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 研究工作总结
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]“中国制造2025”研究进展及评述[J]. 高青松,李婷. 工业技术经济. 2018(10)
[2]基于NI运动控制卡的多轴运动控制研究[J]. 刘丰豪,程石,崔思柱,曹翱,肖倩. 现代制造技术与装备. 2018(07)
[3]数控机床关键技术与发展趋势探析[J]. 朱骥. 科技风. 2018(16)
[4]现代数控机床的智能化发展及应用研究[J]. 杨帆,朱群峰. 南方农机. 2018(09)
[5]基于前瞻S曲线的B样条连续小线段插补算法[J]. 孙征,梁秀满. 华北理工大学学报(自然科学版). 2018(01)
[6]数控机床系统中的数字积分插补法研究[J]. 李丙才,王旭光. 自动化技术与应用. 2017(08)
[7]数据采样法圆弧插补运算研究[J]. 李双成,莫玉梅,陈兴媚. 机电技术. 2017(03)
[8]《中国制造2025》背景下制造业智能化发展分析[J]. 岳孜. 社会科学战线. 2016(11)
[9]基于NURBS曲线自适应实时前瞻插补算法研究[J]. 叶仁平,曾德怀. 机床与液压. 2016(13)
[10]一种实时前瞻的NURBS曲线加减速控制方法[J]. 王更柱,梁宏斌. 机械设计与制造. 2016(06)
博士论文
[1]高层数控裁床加工机理及其关键技术研究[D]. 杨帆.浙江工业大学 2016
硕士论文
[1]数控加工中加减速控制及平滑算法的研究与实现[D]. 司慧晓.中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所) 2017
[2]基于OMAP-L138+FPGA的皮革切割机数控系统开发[D]. 梁彦朋.广东工业大学 2016
[3]基于运动控制器的切割机数控系统开发[D]. 刘永浩.济南大学 2014
[4]面向木工雕铣的数控系统加减速控制算法研究与实现[D]. 刘筱.中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所） 2014
[5]嵌入式点胶控制系统研究与实现[D]. 许鑫.华中科技大学 2014
[6]基于MCX314裁床的运动控制器设计[D]. 马泽.浙江理工大学 2014
[7]基于ARM和运动控制芯片的嵌入式运动控制器设计[D]. 张永骞.哈尔滨工程大学 2013
[8]嵌入式裁割机控制系统的研究与设计[D]. 付进伟.浙江工业大学 2012
[9]运动控制关键算法及嵌入式实现研究[D]. 吴基斌.华南理工大学 2010
[10]五坐标NURBS样条曲线插补算法及加减速控制方法研究[D]. 徐川.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3650886
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qgylw/3650886.html
