基于STM32的五轴数控雕刻机控制系统研究与设计
发布时间：2023-11-15 19:02
随着现代工业的不断发展,数控雕刻机顺应时代要求应用在模具行业、石材雕刻、工艺品加工等领域。但由于数控系统等核心技术的限制,国内的雕刻机技术与国外还存在一定的差距,一般厂家只是对数控雕刻机进行组装,缺乏核心的技术。在此背景下,本课题针对五轴数控雕刻机控制系统进行研究,主要的工作内容如下:(1)对五轴雕刻机控制系统进行了软硬件的总体规划,确定了PC+STM32单片机的上下位机控制方案。根据规划方案,完成了基于STM32单片机的硬件电路设计,并对控制系统的软件功能进行了规划与研究。(2)将差分插补原理用于三次曲线,实现了三次多项式曲线的直接插补,丰富了五轴数控雕刻机控制系统的插补功能。同时,采用差分插补原理的多维线性空间插补实现五轴联动的插补功能。(3)对UCOS-Ⅲ实时操作系统进行了总体分析,确定了UCOS-Ⅲ实时操作系统关于五轴数控雕刻机的移植方案。然后从UCOS-Ⅲ实时操作系统移植前的准备、系统的移植和任务的设计划分、任务的调度等几个方面进行了详细的设计与规划,确定了以UCOS-Ⅲ实时操作系统为基础的开发环境的研究方向,完成五轴数控雕刻机下位机的设计。(4)采用专为雕刻机服务的ArtC...
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 数控雕刻机概述
1.1.1 数控雕刻机的工作原理
1.1.2 数控雕刻机的组成与特点
1.1.3 数控雕刻机的应用
1.2 数控雕刻机的研究现状与发展趋势
1.2.1 数控雕刻机的研究现状
1.2.2 数控雕刻机的发展趋势
1.3 本课题的来源与研究意义
1.4 本课题的主要研究内容
1.5 本章小结
第二章 五轴数控雕刻机控制系统的总体规划
2.1 五轴数控雕刻机控制系统的总体设计
2.2 数控雕刻机控制系统的硬件设计
2.2.1 STM32单片机简介
2.2.2 进给伺服系统控制电路设计
2.2.3 主轴驱动系统控制电路设计
2.2.4 限位传感器控制电路设计
2.2.5 添加AC摇篮式工作台,实现两个旋转轴的功能
2.3 数控系统的软件部分
2.3.1 基于VS2010的上位机软件开发
2.3.2 基于STM32的下位机软件设计
2.4 实时操作系统的移植设计
2.4.1 UCOS-Ⅲ实时操作系统
2.4.2 系统移植
2.4.3 任务调度
2.5 本章总结
第三章 差分理论的三次曲线研究
3.1 差分插补原理中的相关概念与定义
3.1.1 差分插补原理的依据与各坐标系的定义
3.1.2 差分插补代码的初始化
3.2 三次多项式曲线ISO代码译成差分插补代码
0)相对坐标编程"> 3.2.1 Ⅰ型曲线(a > 0)相对坐标编程
0) 相对坐标编程"> 3.2.2 Ⅱ型曲线( a > 0) 相对坐标编程
3.2.3 Ⅰ型及Ⅱ型曲线(a < 0)相对坐标编程
3.2.4 三次多项式曲线绝对坐标编程
3.3 多维线性空间插补
3.3.1 多维线性插补分析
3.3.2 多维线性空间插补流程
3.4 三次多项式曲线插补加工测试
3.5 总结
第四章 实时操作系统的移植
4.1 数控系统实时性任务的划分
4.2 UCOS-Ⅲ实时操作系统移植
4.2.1 UCOS-Ⅲ实时操作系统移植准备工作
4.2.2 UCOS-Ⅲ移植
4.3 UCOS-Ⅲ实时操作系统任务划分
4.4 任务调度和切换
4.4.1 任务调度
4.4.2 时间片轮转调度
4.4.3 任务创建和删除
4.4.4 任务挂起和恢复
4.5 对UCOS-Ⅲ实时操作系统内部任务的相关设定
4.5.1 时钟节拍任务的设定
4.5.2 中断服务管理任务的设定
4.5.3 UCOS-Ⅲ实时操作系统任务之间的消息传递
4.6 本章小结
第五章 针对五轴雕刻机的Power Mill后处理
5.1 计算辅助加工软件选择
5.2 针对五轴数控雕刻机的刀具路径后处理文件
5.3 PM-post机床选项文件订制
5.3.1 机床选项文件的修改与定制
5.3.2 按照NC程序模板的要求进行后处理文件
5.4 本章小结
第六章 数控雕刻机实验平台搭建与加工实验
6.1 五轴数控雕刻机实验平台的搭建
6.2 五轴数控雕刻机的加工实验
6.2.1 平面加工实验
6.2.2 三轴雕刻加工实验
6.2.3 四轴雕刻加工实验
6.2.4 五轴雕刻加工实验
6.3 五轴雕刻机步进电机更换伺服电机实验
6.3.1 伺服电机试验台规划
6.3.2 伺服电机与PCI-1750 板卡输出信号的接口电路
6.3.3 伺服电机与PCI-1750 板卡输入信号的接口电路
6.3.4 基于多线程技术的伺服电机控制系统设计
6.3.5.交流伺服电机数控实验台的测试
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
在读期间公开发表的论文及获奖情况
致谢
本文编号：3864326
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 数控雕刻机概述
1.1.1 数控雕刻机的工作原理
1.1.2 数控雕刻机的组成与特点
1.1.3 数控雕刻机的应用
1.2 数控雕刻机的研究现状与发展趋势
1.2.1 数控雕刻机的研究现状
1.2.2 数控雕刻机的发展趋势
1.3 本课题的来源与研究意义
1.4 本课题的主要研究内容
1.5 本章小结
第二章 五轴数控雕刻机控制系统的总体规划
2.1 五轴数控雕刻机控制系统的总体设计
2.2 数控雕刻机控制系统的硬件设计
2.2.1 STM32单片机简介
2.2.2 进给伺服系统控制电路设计
2.2.3 主轴驱动系统控制电路设计
2.2.4 限位传感器控制电路设计
2.2.5 添加AC摇篮式工作台,实现两个旋转轴的功能
2.3 数控系统的软件部分
2.3.1 基于VS2010的上位机软件开发
2.3.2 基于STM32的下位机软件设计
2.4 实时操作系统的移植设计
2.4.1 UCOS-Ⅲ实时操作系统
2.4.2 系统移植
2.4.3 任务调度
2.5 本章总结
第三章 差分理论的三次曲线研究
3.1 差分插补原理中的相关概念与定义
3.1.1 差分插补原理的依据与各坐标系的定义
3.1.2 差分插补代码的初始化
3.2 三次多项式曲线ISO代码译成差分插补代码
0)相对坐标编程"> 3.2.1 Ⅰ型曲线(a > 0)相对坐标编程
0) 相对坐标编程"> 3.2.2 Ⅱ型曲线( a > 0) 相对坐标编程
3.2.3 Ⅰ型及Ⅱ型曲线(a < 0)相对坐标编程
3.2.4 三次多项式曲线绝对坐标编程
3.3 多维线性空间插补
3.3.1 多维线性插补分析
3.3.2 多维线性空间插补流程
3.4 三次多项式曲线插补加工测试
3.5 总结
第四章 实时操作系统的移植
4.1 数控系统实时性任务的划分
4.2 UCOS-Ⅲ实时操作系统移植
4.2.1 UCOS-Ⅲ实时操作系统移植准备工作
4.2.2 UCOS-Ⅲ移植
4.3 UCOS-Ⅲ实时操作系统任务划分
4.4 任务调度和切换
4.4.1 任务调度
4.4.2 时间片轮转调度
4.4.3 任务创建和删除
4.4.4 任务挂起和恢复
4.5 对UCOS-Ⅲ实时操作系统内部任务的相关设定
4.5.1 时钟节拍任务的设定
4.5.2 中断服务管理任务的设定
4.5.3 UCOS-Ⅲ实时操作系统任务之间的消息传递
4.6 本章小结
第五章 针对五轴雕刻机的Power Mill后处理
5.1 计算辅助加工软件选择
5.2 针对五轴数控雕刻机的刀具路径后处理文件
5.3 PM-post机床选项文件订制
5.3.1 机床选项文件的修改与定制
5.3.2 按照NC程序模板的要求进行后处理文件
5.4 本章小结
第六章 数控雕刻机实验平台搭建与加工实验
6.1 五轴数控雕刻机实验平台的搭建
6.2 五轴数控雕刻机的加工实验
6.2.1 平面加工实验
6.2.2 三轴雕刻加工实验
6.2.3 四轴雕刻加工实验
6.2.4 五轴雕刻加工实验
6.3 五轴雕刻机步进电机更换伺服电机实验
6.3.1 伺服电机试验台规划
6.3.2 伺服电机与PCI-1750 板卡输出信号的接口电路
6.3.3 伺服电机与PCI-1750 板卡输入信号的接口电路
6.3.4 基于多线程技术的伺服电机控制系统设计
6.3.5.交流伺服电机数控实验台的测试
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
在读期间公开发表的论文及获奖情况
致谢
本文编号：3864326
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