HTMB-200新型多軸運(yùn)動(dòng)控制器系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)和應(yīng)用.pdf

1、近年發(fā)展起來(lái)的電腦雕刻技術(shù)是融合了CNC控制、微電子技術(shù)、CAD/CAM，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，計(jì)算機(jī)藝術(shù)創(chuàng)意等眾多領(lǐng)域技術(shù)的高科技成果。上海交大海泰科技發(fā)展有限公司自1992年生產(chǎn)出我國(guó)首臺(tái)國(guó)產(chǎn)雕刻機(jī)以來(lái)，目前已經(jīng)形成了系列雕刻機(jī)產(chǎn)品。隨著技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)的發(fā)展，原配套HTMB-100型三軸運(yùn)動(dòng)控制器及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)己不再適應(yīng)當(dāng)前用戶需要，迫切需要升級(jí)產(chǎn)品。本文論述新型多軸運(yùn)動(dòng)控制器HTMB-200的系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。 論文首先介紹運(yùn)動(dòng)控

2、制器在雕刻機(jī)器人中的應(yīng)用，總結(jié)原型控制器的不足，提出問(wèn)題。而后簡(jiǎn)單論述了計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(CNC)，對(duì)雕刻機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器的系統(tǒng)組成、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)原理和底層軟件進(jìn)行詳細(xì)的討論，為問(wèn)題的解決作理論上的準(zhǔn)備。 隨后，論文著重分析了用戶需求，并根據(jù)當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展綜合市場(chǎng)因素對(duì)該需求進(jìn)行可行性研究，確定解決方案。對(duì)解決方案中的核心環(huán)節(jié)作了詳盡的分析和論述，提出了使用狀態(tài)法控制電機(jī)和使用單一低價(jià)位電機(jī)控制專用DSP作為處理器核心的想法。其中對(duì)于

3、創(chuàng)新提出的“狀態(tài)控制法”先明確了定義，進(jìn)行理論上的分析和完善，然后給出了實(shí)現(xiàn)方法并進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，通過(guò)算法修改前后的效率變化，證明了該方法對(duì)提高雕刻速度的明顯作用，該創(chuàng)新方法得到了國(guó)家“863”計(jì)劃智能機(jī)器人主題產(chǎn)業(yè)化基地專家們的肯定。 最后，論文論述新型運(yùn)動(dòng)器硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程，有重點(diǎn)的對(duì)方案實(shí)現(xiàn)過(guò)程中遇到的主要問(wèn)題給出了分析過(guò)程和解決方法。特別是對(duì)手柄子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，3.3-5V系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)，存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)序設(shè)計(jì)等硬件設(shè)計(jì)中的新

4、問(wèn)題，在融合了各種技術(shù)方案的特點(diǎn)后，根據(jù)本課題的實(shí)際，考慮性能價(jià)格比和產(chǎn)品綜合競(jìng)爭(zhēng)力情況，確定了適合的方案。這些解決方案，主要是針對(duì)采用高速DSP作為處理核心后，周邊系統(tǒng)部件同DSP核心協(xié)調(diào)引發(fā)的新問(wèn)題，在使用單片機(jī)核心或邏輯電路的傳統(tǒng)自控系統(tǒng)中比較少見，因此對(duì)于使用高速DSP作為核心的新型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)具有一定的參考價(jià)值。 由于課題來(lái)源于實(shí)際的產(chǎn)品項(xiàng)目，因此在課題的進(jìn)行過(guò)程中，除了進(jìn)行充分、細(xì)致、深入的分析外，對(duì)于時(shí)效性、適

5、應(yīng)性、多元性和產(chǎn)品綜合市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力作了考慮，注重技術(shù)和市場(chǎng)的融合，注重理論和實(shí)踐的結(jié)合，注重實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和總結(jié)，注重技術(shù)向產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，這也是本課題不同于一般理論研究之處。 論文最后對(duì)課題的特點(diǎn)和意義進(jìn)行了總結(jié)。 根據(jù)課題計(jì)劃，整個(gè)課題歷時(shí)1年2個(gè)月，其中前5個(gè)月設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)細(xì)分步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，控制器主體改型部分計(jì)劃過(guò)程為9個(gè)月，包括6個(gè)月左右的試驗(yàn)階段。截至論文定稿之日，設(shè)計(jì)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)量產(chǎn)，并全線替代原外購(gòu)產(chǎn)品，控制器改型項(xiàng)目