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本文针对的是武汉蓝讯科技有限公司的BXMQ2013型轻便龙门刨铣床。该机床是手动操作机床，加工效率低，尤其是工件加工尺寸需通过手工测量划线来确定，带来位置定位不精确，精度难以提高等问题。针对这一问题，本文提出对其进行数控改造，进行改造方案的研究与设计，并研究设计位置检测装置使其不但可作为数控系统的检测反馈，还可独立作为位置检测数显装置用于一般手动操作机床，解决在线测量问题。
在分析了龙门铣床的结构及性能的基础上，数控改造方案中数控系统选用西门子SINUMERIK840C，该系统功能强大，使用灵活，适用于各种类型的机械加工设备。与其他CNC系统相比，840C是开放式的具有高度的模块化以及规范化的数控系统，具有在运行状态就可以通过RS232接口与PC或西门子专用PLC编程器进行数据通讯的能力。840C与西门子611-A伺服系统控制器、SIMATIC S5-150WB2可编程控制器(PLC)一起，构成全数字控制系统，实现数控加工功能。系统采用西门子840C数控系统的系统软件840CV6-2。充分利用840C系统的结构特点，进行了整个控制系统的总体结构设计，机床伺服系统分析设计以及相关PLC控制流程设计。
鉴于目前条件，数控方案的整体实施不便，而其中的位置检测环节，相对易于实践，且位置检测数显装置也是目前BXMQ2013机床实际生产迫切所需的。鉴于这一点，本文采用光栅尺作为位移传感器，研制位置检测数显装置，进行了数显装置的总体结构设计，工作流程设计，光栅尺输出信号的处理。引入了倍频细分技术并采用专用细分芯片QA740210以提高测量分辨率，进行了数显装置的硬件及软件的分析与设计。
论文共为六章。
第一章主要介绍了本课题的来源、研究目的和意义。介绍了数控技术与数控机床、位置检测数显装置的国内外研究技术水平与概况。对数控技术与位置检测数显装置研究发展趋势也进行了相关介绍。
第二章分析了BXMQ2013龙门铣床的结构与性能，机床部件运动特点。在此基础上提出数控改造方案，规划了改造步聚，进行了控制系统的设计。介绍了西门子840C数控系统的软硬件配置，设计了控制系统的总体结构。结合机床特点，分析了数显装置的功能，位移传感器的选型。介绍了光栅尺的结构与原理，对其辨向电路进行了分析与设计。引入倍频细分技术，介绍了专用光栅尺细分芯片QA740210。最后对数显装置的显示器进行了选型分析。本章内容是为后续章节奠定理论基础。
第三章论述机床伺服系统及PLC控制流程。分析了伺服系统的组成，进行了进给轴与主轴的控制流程设计。阐述了伺服系统电气设计及其控制，包括控制系统电气设计，电机速度控制，伺服电机和主轴电机的选型。对进给伺服系统进行了分析，给出了数学模型。最后介绍了PLC的功能与原理，对PLC控制流程及其相关信号进行了处理。
第四章介绍了位置检测数显系统的硬件设计，包括MCS51系统硬件设计，硬件系统的总体结构设计。详细论述了光栅尺接口电路设计包括光栅输出信号的滤波处理电路，倍频细分芯片QA740210的结构与特点及其外围电路与辨向电路的设计。最后介绍了显示驱动电路、键盘、蜂鸣器等电路的设计。
第五章介绍了数显系统的软件设计。系统采用C语言和51汇编语言进行开发和编写的。在系统硬件设计的基础上，进行了软件系统总体工作流程的设计。重点论述了数显系统的关键程序的分析和设计。介绍了OCMJ的显示驱动程序与PS/2键盘驱动程序的流程设计。对数显装置的各功能程序流程进行了详细的分析与设计。
第六章对本课题进行了总结。分析总结了本课题的不足，并对数控系统以及位置检测系统的进一步改进提高提出了展望。