基于DSP和PC的數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā).pdf

1、數(shù)控技術(shù)是一個國家現(xiàn)代基礎(chǔ)工業(yè)的支柱，因此，加大數(shù)控技術(shù)的研究對我國制造業(yè)的發(fā)展是十分必要和有意義的。本文針對數(shù)控系統(tǒng)軟硬件、數(shù)控插補(bǔ)、加工運動控制和加工過程可視化等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，主要研究內(nèi)容和成果如下： 研究了DSP、FPGA、VHDL語言等相關(guān)先進(jìn)硬件技術(shù)，提出了用高性能的DSP和大容量的FPGA來架構(gòu)運動控制卡的方法。該方法大大提高了系統(tǒng)硬件的集成度和可重構(gòu)性。利用高速的PCI總線實現(xiàn)運動控制卡和PC的通信。軟件上，

2、提出了一種快速讀取雙端口RAM的軟件實現(xiàn)方法。利用高效、高精度智能數(shù)學(xué)庫實現(xiàn)了定點DSP的浮點運算。應(yīng)用速度和加速度前饋+反饋的控制策略實現(xiàn)高精度的位置控制。在此基礎(chǔ)上，研制了基于DSP的三軸聯(lián)動運動控制卡。 研究了梯形加減速和S形曲線加減速規(guī)律的動力學(xué)特性，采用等效的梯形加減速規(guī)律實現(xiàn)了S形曲線加減速規(guī)律的加減速實時精確的速度分析。該方法克服了用常規(guī)的查表法來近似計算S形曲線加減速速度的缺點。 給出了圓弧段數(shù)控加工運動

3、的控制方法；對兩相鄰兩直線或圓弧加工段的速度銜接提出了兩種參數(shù)可調(diào)的方法：假設(shè)圓弧過渡法和基于最小沖擊法。利用超前分析的方法，根據(jù)減速所需的最大距離提出了一種多程序段運動速度自適應(yīng)平滑算法，實現(xiàn)進(jìn)給速度提前減速。給出了離散時域和連續(xù)時域的速度銜接方法。 提出了一種簡單而實用的NURBS曲線快速自適應(yīng)插補(bǔ)算法。該算法充分考慮了機(jī)床的實際加工能力，對曲線段提前預(yù)插補(bǔ)減速所需的最大插補(bǔ)周期數(shù)，實現(xiàn)進(jìn)給速度提前調(diào)整，使加工進(jìn)給速度自適應(yīng)

4、地隨著曲率半徑和曲率半徑變化率的變化而變化，從而使得加工運動更平滑。 在三角網(wǎng)格模型的基礎(chǔ)上，提出了一種刀具掃描體的快速計算方法，該方法充分利用計算機(jī)圖形學(xué)中直線和圓弧域的求交算法，變浮點乘除運算為有利于計算機(jī)硬件實現(xiàn)的整數(shù)加減運算。提出了一種操作方便的三角網(wǎng)格簡化方法。該方法減少了加工過程中圖形顯示時的運算時間，提高了圖形顯示速度，實現(xiàn)了加工過程中圖形的實時顯示。 開發(fā)了一套基于DSP和PC的Windows平臺下的數(shù)控