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随着制造业的发展,计算机数控技术已广泛应用于机床制造领域中。同时数控技术也与时俱进。特别是与嵌入式技术的融合,使得嵌入式数控系统兼备嵌入式技术和数控技术结合的巨大优势,符合新一代数控系统高速化、高精度化、高稳定性、柔性化、网络化、数字化、开放化的发展趋势和特点。我国将现代控制技术应用在木工加工领域相对较晚,目前在木工加工机械中,应用数控技术相对比较落后。将嵌入式数控技术引入到木工加工综合机床中,对我国木加工业的现代化具有重要意义。
本文基于ARM+DSP的架构,设计了木工加工中心的控制系统,实现了对伺服电机为执行器的木工加工中心的控制。主要涉及人机交互界面和控制系统插补算法的设计与优化。本课题的主要研究内容和开发工作如下:
一.针对木工加工控制系统的结构特点采用了基于ARM+DSP架构的控制系统。为了能够使上位机和运动控制芯片之间都能同时进行读写数据,ARM和DSP运动控制芯片之间采用双口RAM来进行信息的交互,数据交互的内容主要包括S3C2410嵌入式平台向DSP输出的刀位轨迹的点位信息、DSP向S3C2410输出的状态信息,坐标信息等、S3C2410向DSP插补器发送定长运动,回原点、定速运动等命令。
二.设计木工加工中心控制系统硬件。根据硬件框架结构进行了主控芯片的选择、人机交互单元的设计,输入和输出单元的设计。结合大众操作特点,输入采用键盘和鼠标的输入方式,降低了控制系统的操作难度。
三.开发了术工加工中心控制系统软件。在ARM处理器上应用了嵌入式操作系统,所编写的应用程序提供了加工状态、程序管理、参数管理、高级加工、辅助功能、系统功能六种状态界面,驱动程序来进行读写外部数据,软件结构清晰,层次分明。
四.进行插补算法的设计与优化。为了使运动插补算法高效,采用专用的DSP运动控制芯片,确保了加工的效率和实时插补运动过程中加工的精度。在插补算法中主要对直线插补和圆弧插补进行了阐述,并通过最后对精度的测试验证了插补算法的可行性。
本文开发的木工加工中心控制系统已经在实验室内整体测试完毕,目前正在木工加工厂进行更具体的功能测试。根据反馈的测试结果表明控制系统可靠性、加工精度、效率上能够满足客户的要求。