多轴联动设备是一种具备高科技含量的工业设备。目前,各式各样的五轴联动机床在焊接、打磨、装配与分拣等工业任务中发挥着重要作用。可见,装备制造业的振兴离不开多轴机械设备的驱动。然而,发达国家长期在该领域处于领先地位,主要体现在设备的先进性与控制算法的优越性。甚至在许多关键技术上取得垄断。因此,研究多轴机械模型将具备较高的理论意义与应用价值。且当今装备制造业趋向智能化,故不断革新控制系统,提高人机协作性和虚拟现实性将对加快智能化进程具有重要意义。本文对多轴联动运动控制与仿真技术进行了研究,主要研究内容与所得成果如下所示:(1)对多轴机械模型坐标变换基础理论进行了研究,包括位姿表征与坐标变换矩阵。在已有研究的基础上,引入多轴机构运动学模型链式图,分析了多轴机械模型运动学变换通式。并以三种常见的五轴联动模型为例,对通式加以验证,计算出各模型的正逆解。该部分为接下来的运动控制与仿真打下了理论基础。(2)在对多轴机械设备数学模型研究的基础之上,分别对多轴联动运动路径规划与控制策略进行了研究。以空间相贯曲线为例,推导其轨迹插补与姿态控制算法,并通过MATLAB平台仿真验证了算法的可行性。最后基于工件参数自动生成基于G指令的运动路径插补代码,由运动控制系统加载加工代码启动运行。(3)研究了多轴机械模型的三维仿真技术。主要分为仿真环境研究与运动过程显示两部分。在仿真环境建立过程中,采取分解设计措施,以便于后期进行控制;在仿真动画设计时,添加运动路径显示功能,使仿真过程更为直观形象。通过虚拟仿真,既可实时观测模型运动过程,又可验证插补算法的正确性。(4)鉴于多轴运动控制系统数据量大的现状,基于XML技术实现了工作项目管理功能。可对项目进行新建、打开、保存与退出操作,大大提高了数据加载的可靠性与便捷性。(5)基于IPC+软PLC的纯软件控制方案设计了多轴运动控制系统,完成了下位软件与上位软件的开发工作。其中运动控制程序主要在下位软件,即软PLC中进行设计,而上位软件主要是对人机界面的设计,所用编程框架为WPF。界面共分为在线操控、代码管理、三维仿真和参数编辑四大板块,提供给用户丰富的控制功能。仿真模块集成了多种机械结构的三维模型,用户可根据所执行任务合理切换。整套软件开放性好,易于二次开发,且在运动控制领域中具备一定的通用性。