基于PC机的数控清角机开放式数控系统研究

作     者：马啸 

作者单位：济南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李国平

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0802[工学-机械工程] 

主      题：PC机 运动控制卡 开放式数控 清角机 

摘      要：数控清角机是一种典型的数控设备，主要用于塑料门窗90度焊角上下平面焊缝和外角焊缝的清理，在塑料门窗组装领域有着极其重要的应用。目前国内数控清角机发展迅速，但与国外产品相比仍有较大差距，操作困难、界面简陋、稳定性差，并且数控系统复杂且编程均为人工完成。为了提高的生产效率，降低生产成本，通过研究先进控制技术来开发出智能化、人性化、高可靠性的数控清角机，是当前市场最迫切的要求。 本文提出的基于PC机的数控清角机开放式数控系统设计，是以山东省科技攻关计划项目、山东省高校自主创新计划项目、企业委托项目为依托，以数控清角机为研究对象，以“PC+运动控制卡的控制方式为基础，着重研究清角机的开放式数控系统，目的就是解决我国在数控清角机领域智能程度低，工作效率低的“瓶颈，研发出满足中国市场需要的数控清角机。 分析了数控清角机的发展趋势及用户使用要求，探究了适合清角机发展的开放式数控结构。针对国内数控清角机智能程度低、操作复杂，系统开放性差等特点，根据当前数控领域的最新技术和发展趋势，对数控清角机的总体结构进行了重新设计，并确定了“PC+运动控制卡的控制模式，满足了数控清角机的运动控制和功能要求。 建立了清角机数控系统的总体架构，硬件上，选择合适的元件构建了硬件平台;系统软件上，采用Window XP作为系统软件;应用软件上，分析了清角机的运动过程，并根据运动控制器的功能，综合考虑清角机结构和功能的要求，在VB环境下编写数控清角机的数控程序，实现了对清角机的运动控制。 采用面向对象技术及模块化思想，对数控系统的各部分功能进行研究，确定了各功能模块的属性和行为。使用VB编写了包含自动模式、手动模式、示教模式、工作参数、系统参数、故障诊断、帮助、关机等模块的数控系统软件。本数控系统具有很好的开放性，硬件模块和软件结构的通用性和兼容性大大提升，有助于整合其它控制系统及相应的技术工艺，并将它们集成为一个完整、无缝的控制系统。 研究并解析了DXF文件，确定了图元信息提取方法;然后提出了最小空行程优化和最邻近排序法两种DXF文件的优化算法，实现了最优化的加工轨迹起点的选择和DXF文件按加工轨迹的排序;最后，自动生成了数控清角机可执行的NC代码，同时将刀具运动轨迹用曲线实时描述出来。数控清角机既提高了加工效率，又保证了型材加工的精度。 编写了NC代码解码器和NC代码语法检查模块。读入NC代码文件，对其进行解码和语法检查，将解码和检查无误的指令送到运动控制器进行插补，保证了数控清角机加工过程的连续性和指令的准确性。 通过分析、设计与调试，基本完成了基于PC机的数控清角机开放式数控系统设计，为智能化、人性化的开放式数控清角机发展奠定了坚实的基础。