基于设计模式的开放式数控系统软件技术研究

开放式数控系统不仅要实现系统的功能属性，还要尽可能地实现其非功能属性。根据数控系统典型功能建立了数控系统分层体系结构，根据任务的功能特性和实时性将控制系统划分成功能模块。将设计模式和组件的理论应用于数控系统功能模块的设计，运用命令处理器模式、桥接模式、命令模式和MVC模式等详细设计了运动控制功能模块、轴控制模块、逻辑控制模块、人机控制模块，为解决开放式数控系统中可维护性、可扩展性、可重构性、可移植性、可靠性等非功能属性提出了一种有效的软件设计方法．     

SINUMERIK 802D sl 系统在外圆磨床上的应用

介绍了SINUMERIK 802D sl数控系统在外圆磨床中的应用,在西门子公司近年来推出的数字化数控系统中配置了一块PP72/48模板,可以实现72点输入和48点输出的可编程序控制器（PLC）控制。通过其中2个单轴功率驱动模块驱动2个线性轴和1个模拟主轴,在伺服电动机中内置了速度反馈和位移反馈传感器,和主机一起形成一个半闭环控制系统。实践结果表明,磨床采用西门子802D sl数控系统可显著提高磨床的控制精度,并且价格适中,具有很高的性价比。     

高增益PID控制器实现纳米定位

建立了高增益PID闭环控制系统,在"直流伺服电机＋滚珠丝杠"驱动机构上实现了大范围的纳米定位。对于"伺服电机＋滚珠丝杠"驱动系统来说,摩擦是实现纳米定位精度的主要障碍,它影响着系统微动特性并导致稳态误差。针对这种驱动系统,在根据标定参数计算得到的线性传递函数的基础上,设计高增益不完全微分、比例反馈PID控制器,配置闭环控制系统的极点为负实轴上的多重极点,避免了摩擦力建模和补偿。实验结果表明,该高增益闭环控制系统有效地抑制了摩擦等非线性因素的影响,在系统的宏动和微动特性阶段都可以实现单步的纳米定位并取得了一致的响应,10 nm~10 mm阶跃响应的稳态误差不超过±2 nm。     

基于RT-Linux的多轴联动电火花加工数控系统

基于RT-Linux平台开发一种新型的多轴联动电火花加工数控系统(EDMCNC).系统采用双核结构来分开独立处理实时与非实时任务.整个系统分为三个部分:内核模块、驱动模块和用户模块.内核模块实现整个软件系统的控制功能和外部数控设备的运动控制功能;驱动模块驱动外部设备进行运动;用户模块为用户操作并管理外部设备提供交互界面.通过带冠整体式涡轮盘的加工实验验证,该系统实时性强、稳定并可靠.     

西门子SINUMERIK 840D在自动钻铆机数控托架集成系统研制中的应用

针对钻铆设备(RMS335),重新设计了其数控托架系统,由于托架各轴轴间跨距大,所以以西门子SINUMERIK840D数控系统作为开发平台,采用同步轴驱动方案,由840D中龙门轴功能实现各轴同步运动,设计了全闭环位置检测系统,实现了托架的自动定位,从而使定位精度达到设计要求。     

西门子SINUMERIK 840D在自动钻铆机数控托架集成系统研制中的应用

针对钻铆设备（RMS335）,重新设计了其数控托架系统,由于托架各轴轴间跨距大,所以以西门子SINUMERIK840D数控系统作为开发平台,采用同步轴驱动方案,由840D中龙门轴功能实现各轴同步运动,设计了全闭环位置检测系统,实现了托架的自动定位,从而使定位精度达到设计要求。     

高楼自动擦玻璃装置控制系统研究

研究了高楼自动擦玻璃装置智能控制电路的主控模块、驱动模块、运动模块和限位模块。主控模块为单片机最小系统,最小系统中的单片机采用STC89C52单片机;驱动模块采用具有H桥式电路和放大功率的集成驱动电路L298N;运动模块是通过电动机的运动控制由程序和驱动电路实现,电动机的调速由单片机提供的PWM调速信号;限位模块是通过触碰限位开关,确定装置的位置并输入信号。对该控制系统进行了模拟仿真。实验和仿真表明,该控制系统具有效率高、抗干扰能力强、运动准确、节能等优点。     

基于MSP430的平行双关节坐标测量机电机控制系统设计

介绍了一种基于MSP430的伺服电机控制系统,包含系统硬件和系统软件设计。该系统应用于平行双关节坐标测量机Z轴竖直移动模块中,通过改变拉压力传感器信号,能够实现测量臂沿Z轴平稳、快速升降。     

基于PMAC的开放式五轴数控实验平台研制

根据五轴工具磨床的功能需求,基于PMAC设计了五轴工具磨床数控系统软件的整体框架和功能,开发了一套数控系统软件。为了验证此数控系统软件功能的正确性和准确性,研制了以三台直线电机、两台力矩电机为动力的五轴数控实验平台。通过对硬件系统连接、电机PID参数的调试和数控系统软件的测试使用,实现了各个轴的全闭环控制、轴限位等功能,完成了数控系统软件的功能测试。测量了实验平台的定位精度。该数控系统软件功能正确,数控实验平台的定位精度满足设计要求。     

基于BP神经网络的时栅时序预测测量研究

为了将时栅应用于全闭环数控系统,需完成时栅信号由时域到空域的转换。通过BP神经网络预测模型找出实测数据中的隐含规律进而建立起样本和未来实测数据的映射关系,预测出下一个周期内时栅的测量角度值,实现时栅绝对式角度值与光栅数控系统所需的增量式连续脉冲的转换;为了保证测量精度,利用当前测量值对上一次的预测误差进行校正。实验表明:基于BP神经网络预测算法的时栅系统可以实现时域信号向空域信号的转换,且误差精度为±2″,满足了数控系统对测量精度的要求。     

具有示教再现功能的板材切割机控制系统研究

针对于金属板材切割机中的两轴联动控制和高精度加工控制要求,基于PLC开发了一套板材切割机闭环控制系统。控制系统采用装有组态王的PC机作为上位机,PLC作为下位机核心控制器,结合运动控制单元和伺服系统驱动X-Y两轴联动。编码器用于X、Y轴实际行走位置的检测。该系统通过对X、Y十字工作台的二维运动控制,实现了圆形、矩形和三角形等平面图形切割。为达到平面上任意轨迹切割,满足不同场合切割需求,系统还集成了示教与再现功能。将该控制系统应用于板材切割控制中,有利于提高切割设备加工精度以及加工自动化程度。     

基于Windows 2000的非圆截面车削数控系统

提出了基于Windows 2000以及高速实时串行总线的非圆截面车削数控系统结构。系统由普通数控功能扩展非圆加工模块实现。PC机与信号接口板联合实现普通数控功能，数控系统的实时性在Windows 2000平台下通过设备驱动程序配合高速实时串行总线实现。为实现直径方向的高速往复运动，非圆截面车削通过在X方向叠加U轴来实现非圆车削的直线进给运动，由专用直线伺服模块完成。刀架进给机构采用超磁致伸缩直线位移驱动器。直线伺服模块跟踪主轴编码器角度确定非圆加工刀具进给量。数控系统在中凸变椭圆活塞表面加工生产线投入应用，加工结果证明了系统的实用性。     

基于PMAC卡的多轴控制系统设计

介绍了一种基于PMAC多轴运动控制卡的全闭环多轴运动控制系统的设计,主要论述了控制系统的功能、结构组成、主要模块的设计等内容。     

基于STM32的室内导航自主控制系统的研究

设计了一种室内导航自主控制系统,选择STM32F407VET6为核心控制模块。通过设计一款智能小车作为导航载体,根据室内定位坐标及定位算法对UWB模块进行软件编程设计,使智能小车能够接收来自基站传输的信号进行处理发出相应的控制命令,最终可以使智能小车到达指定的位置,从而实现室内导航的目标。整个系统主要有主控模块、UWB标签定位模块、电机驱动模块、电源模块、OLED显示模块等构成。系统有对应的实物参照,通过设置定位坐标,现场模拟,对小车进行多次试验调试,记录相关信息,调整对应的算法和程序,最终能够实现准备的定位,并且系统在功能实现上具有一定的扩展性。     

数控连接板冲孔机两轴定位功能的实现

本文介绍了应用三菱定位模块A1SD75为定位控制核心、依托安川伺服电机SGDB_20ADG为驱动的开放式数控系统,以及应用于恶劣工况下的两轴设备中的具体控制方法。     

基于STEP-NC的数控加工集成化在线检测与监测实现方法

为实现基于STEP-NC闭环制造环境的集成化在线检测与监测,提出一个数控系统解决方案,并定义了相应的STEP-NC数据模型,用于传输集成化在线检测与监测信息。数控系统由开放式平台、测头系统、传感器系统和数据采集卡组成,能够直接解释和执行包含在线检测与监测任务的STEP-NC文件,之后将检测结果写入STEP-NC文件并输出。利用实时扩展子系统开发了数据采集与监测驱动以及相关线程,并通过实例验证了系统的有效性。实验结果表明,所建立的数控系统能够根据读入的STEP-NC文件完成对零件的加工、检测和对加工过程的监测。     

西门子802D数控系统在机床改造中的应用

西门子802D经济型数控系统性价比较高，广泛应用于中小型数控机床配套和技术改造。它的车床版本标准配置中带一块PP72／48模板，可实现72个输入点和48个输出点，同时驱动模块为一个双轴功率模块，呵带两个线性轴和一个主轴，在伺服电动机中内置了速度反馈和位置反馈传感器，可和主机一起形成一个半闭环控制系统。现以我公司CAK63小卧车为例，阐述802D在机床数控技术改造中的应用。     

贴片机运动控制系统的硬件设计

针对贴片机发展的高性能运动控制要求,设计了一种基于“DSP＋FPGA”结构的运动控制系统.系统采用DSP为核心控制芯片,完成系统的多轴协调运动及插补功能,实现高性能运动控制算法.通过光电编码器反馈信号构成系统的位置闭环控制,采用FPGA扩展外部编码器处理模块,对编码器信号进行处理.最后搭建伺服电机运动实验平台对控制系统性能进行验证.经实验验证,该控制系统具有较高的柔性及实时性,适用于高速高精度的贴装运动控制系统.     

基于ADAMS和MATLAB的翻转机构联合仿真研究

建立三自由度翻转机构模型,将模型导入ADAMS中添加约束和驱动,进行运动学仿真,输出气缸回转轴和翻转板回转轴的角度变化曲线。建立翻转机构ADAMS动力学模型,创建活塞杆上端轨迹与输入输出变量,导入MATLAB/SIMULINK模块。在SIMULINK中建立控制系统,以气缸移动速度为输入指令,调整控制参数,实现活塞杆末端的既定轨迹跟踪,输出不同位置增益的响应曲线。仿真过程通过改变控制系统的参数,发现增大P可增加系统的响应速度,增大X_p可消除超调现象,减少振荡。联合仿真的研究为实际数控系统的机电耦合提供了设计依据。     

开放式数控系统用户配置方法的研究

为了高效、低成本地对开放式数控系统进行配置，研究了实施配置的关键技术与机理，包括功能模块划分、参数定制、连接定制等。设计了用于构建开放式数控系统的基本功能模块库，并由模块接口提供配置功能。最后通过实例详细介绍了基于模块库利用配置功能构建三轴数控铣床系统的过程，表明通过配置增强了模块的可重用性和系统的开放性。