水刀切割控制系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、水刀切割設備是利用超高壓作用于水形成一個極細小的水柱進行冷態(tài)切割的機器。由于水刀切割過程中不產(chǎn)生熱效應、不會改變原材料的化學性質(zhì)，并且是一種清潔的切割方式，所以水刀切割的應用范圍越來越廣泛。運動控制系統(tǒng)作為水刀切割設備的大腦，直接決定了設備的加工速度和精度，因此高速高精度的水刀切割運動控制系統(tǒng)的研究顯得特別重要。
　　本文以合作企業(yè)的水刀切割設備研制項目為背景，對水刀切割運動控制系統(tǒng)進行深入研究和設計。水刀切割設備的運動控制系統(tǒng)由

2、PCI運動控制卡和上層軟件兩部分組成，本文主要設計了一款高精度水刀切割控制系統(tǒng)，詳細介紹了系統(tǒng)的板卡硬件設計、FPGA邏輯設計和上層軟件設計。
　　PCI運動控制卡采用FPGA作為主控芯片，基于FPGA實現(xiàn)了通用型PCI總線接口，取代了傳統(tǒng)的利用專用芯片設計PCI通信接口的方式，提高了系統(tǒng)集成度，降低了系統(tǒng)成本；針對編碼器信號的特點，在FPGA上設計了一個防信號抖動和干擾的四倍頻高精度編碼器計數(shù)模塊，可以精確的反饋設備的切割頭移動

3、位置；為了減少設備的沖擊和振動，延長設備的使用壽命，設計了S型加減速算法調(diào)制脈沖輸出模塊，有效避免了水刀切割頭的急停急起；通過優(yōu)化逐點比較直線插補和圓弧插補算法，實現(xiàn)水刀的高速和高精度的切割，使得插補步驟更少，插補速度更快，插補精度可達±0.5個脈沖，同時有效減少了FPGA邏輯資源的消耗。
　　上層軟件部分是基于MFC框架設計的水刀切割控制程序，用戶進行水刀切割之前，在AutoCAD軟件設計好切割物品的圖形并保存為DXF文件，裝載