【摘 要】
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运动控制系统的设计是实现数控机床进行自动加工的重要技术,是衡量一个国家工业发展水平的重要标志。近年来随着嵌入式计算机软硬件性能迅速提升,出现了功能丰富、性能高可定制性的嵌入式数控软件系统。这类低成本、低功耗的软硬件组合系统大大扩展了传统数控技术的应用领域,成为当前运动控制技术应用领域内的一个热点。本文在研究运动控制系统的基础之上,利用“嵌入式工控机+嵌入式NC模块”对系统结构进行构建,搭建了系统的
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运动控制系统的设计是实现数控机床进行自动加工的重要技术,是衡量一个国家工业发展水平的重要标志。近年来随着嵌入式计算机软硬件性能迅速提升,出现了功能丰富、性能高可定制性的嵌入式数控软件系统。这类低成本、低功耗的软硬件组合系统大大扩展了传统数控技术的应用领域,成为当前运动控制技术应用领域内的一个热点。本文在研究运动控制系统的基础之上,利用“嵌入式工控机+嵌入式NC模块”对系统结构进行构建,搭建了系统的硬件平台。这种系统结构设计,具有较高的开放性、体积小、成本低、开发周期短、且功能易扩展。在这种硬件结构基础上,以面向对象的C++语言和Qt开发环境,在Windows和Linux系统下开发出一套可跨平台的嵌入式运动控制软件系统。该软件系统划分为五大功能模块,分别为人机交互模块、数控代码预处理模块、运动控制模块、刀具管理模块和刀具路径仿真模块。各个模块相互独立、通过接口进行数据交互,能够根据系统的不同需求,实现功能的添加和卸载。数控代码预处理模块中,使用了正则表达式对加工代码进行词法、语法分析和错误代码定位,提取正确代码的指令和数据以及对模态代码进行处理,利用正则表达式处理字符的优势,设计出兼容多种不同格式的数控代码解析器。对解析后的代码再建立刀具补偿模型,将代码加工轨迹转换成刀具中心加工轨迹。同时利用Qt的开发框架,设计和开发了人机交互模块;根据运动控制器提供插补功能进行二次开发,设计出运动控制功能模块;基于数据库技术建立起刀具管理模块;运用OpenGL图形仿真技术,对加工路径进行三维仿真验证加工代码的正确性;最后将Windows系统下设计的程序代码移植到嵌入式工控机的Linux系统下,验证了系统的跨平台执行能力。
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