陈小朴[1]2004年在《嵌入式技术在铣床数控系统上的应用》文中研究表明嵌入式系统是一种以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。随着计算机软硬件技术的迅速发展，嵌入式系统技术日趋成熟和完善，其可靠性高、性能强、功耗低等优点促使它在工业控制、交通管理、环境检测等众多领域中获得了广泛的应用。 本文结合开发项目“铣床嵌入式数控系统SDS9-3CNCD的研制”，在深入研究嵌入式系统技术的基础上选择具体的硬件平台和软件平台进行铣床嵌入式数控系统的研发，硬件结构以高性能低功耗的32位嵌入式处理器S3C44BOX为核心，配以系统所需的外围模块；软件系统以源码公开的uC／OS-Ⅱ实时嵌入式操作系统为核心，开发系统所需的应用软件，将uC／OS-Ⅱ实时嵌入式操作系统扩展为一个完整、实用的铣床嵌入式数控系统。该系统不仅具有可靠性高、稳定性好、功能强的优点，而且具有良好的可移植性和可裁剪性，便于根据实际需求进行功能的扩展和裁剪。本论文的主要研究内容如下： (1)研究uC／OS-Ⅱ实时嵌入式操作系统在硬件平台上的移植及其占先式内核的任务调度原理，合理分割铣床控制系统的管理任务，根据任务的要求赋予不同的优先级和调度时间，保证任务的执行效率和实时性； (2)开发底层设备驱动程序和应用程序接口(API)函数，以便于进行系统应用软件的开发； (3)深入研究FAT16文件系统的结构和固态盘的硬件特性，参照FAT16文件系统的管理思路，开发固态盘文件管理软件以有效管理NC代码文件； (4)深入研究由ARM主控板、键盘板、I／O控制板、编码器信号采集板等装置组成的串口通讯网络可靠通信的模型及其通讯协议，开发串口通讯网络通信软件； (5)研究字符的显示原理和在操作系统中嵌入字库的方法，在此基础上结合汉字的特性深入研究中文字库的嵌入方法，开发中文字库嵌入软件，满足开发操作界面的信息要求； (6)深入研究叁维图形坐标变换的原理，开发实用的叁维加工轨迹显示软件，便于操作者对零件的加工过程进行监控和诊断。 最后，本文总结了系统的开发工作，提出了系统需要继续完善的地方，以作为后续研究工作的参考。
雷涛[2]2010年在《基于嵌入式Linux的数控系统研究》文中研究表明以ARM、DSP、MIPS为代表的新一代嵌入式微控制器基于精简指令集具有指令简单丰富、执行速度快、实时性强、片上资源丰富、硬件浮点运算等优点,非常适合数控领域的开发和研究,并且这些嵌入式芯片的开发手段和调试平台越来越完善。嵌入式Linux操作系统在嵌入式系统中应用广泛,为嵌入式系统的开发提供了优秀的任务管理平台和底层驱动平台,这为应用系统软件的可靠简便开发和管理提供了有力的保证。本文在对国内外数控机床现状及发展趋势和对开放式嵌入式数控理论研究的基础上,针对传统基于IPC的CNC系统结构复杂、成本高、硬件冗余且无法裁剪、软件通用性差、功耗大且可靠性低等缺点,提出并设计了一套以嵌入式微控制器ARM和DSP为硬件基础,以嵌入式Linux操作系统和图形用户框架软件Qtopia为软件基础的通用数控系统方案,并在数控铣床上实现了此方案。硬件平台采用嵌入式微处理器ARM+DSP作为系统的硬件核心芯片来构建,ARM作为主控制芯片,利用其外围接口扩展数控系统的存储设备和诸如LCD、数控键盘、URAT等外部设备,采用DM9000芯片扩展网络模块,从而方便网络化开发,另外为方便加工代码的传输,采用主控制芯片自带的USB Host芯片扩展USB模块,实现移动U盘的读写及热插拔。DSP作为运动控制芯片,通过I／O模块与伺服驱动器和机床I／O相连,完成机床的运动控制。软件平台采用人机界面层、事务管理层和运动控制层作为系统的软件层次结构来构建。人机界面层是用户和数控系统进行交互的媒介,采用专为嵌入式设备提供图形用户界面的应用框架和窗口系统的Qtopia来设计。事务管理层是整个系统的中枢,采用嵌入式Linux操作系统的多线程机制来设计。运动控制层是系统对数控机床控制的执行者,采用基于单任务和中断处理的策略来设计。本文所设计的基于嵌入式Linux的数控系统方案相对于传统的基于IPC的CNC系统而言具有结构简单、成本低、硬件可裁剪、软件可通用、可靠性高等优点,相对于已有的基于嵌入式Linux的数控系统而言具有系统性能可靠稳定,功能强大,软件通用性强,系统灵活并且符合开放式数控系统的要求等优点。
陆巍[3]2006年在《嵌入式数控系统人机界面及系统软件研究与开发》文中研究说明基于ARM技术和Linux操作系统的嵌入式数控系统，是新兴的ARM技术、嵌入式操作系统与数控加工技术的高度综合。嵌入式数控系统也是嵌入式计算机技术在机床运动控制中的新探索。基于ARM和Linux的嵌入式数控系统人机界面软件是嵌入式数控系统的重要组成部分，也是本文研究的主要内容。 本论文的研究重点在于研究和开发具有自主知识产权的嵌入式数控系统人机界面软件。主要包括的内容有：1．嵌入式数控系统软硬件组成结构与实现方案的选择；2．嵌入式数控系统人机界面软件的设计与开发。 第一章，绪论。综述嵌入式技术的发展概况；嵌入式数控技术的研究现状与发展方向；嵌入式数控系统人机界面软件国内外研究现状；最后，提出本论文的研究内容和研究意义。 第二章，嵌入式数控系统总体结构。首先对嵌入式数控系统进行了硬件需求分析和选型，然后针对软硬件两方面进行了结构分析，讨论了嵌入式Linux操作系统与人机界面软件的结构。 第叁章，嵌入式数控系统软件开发模式与开发环境。本章主要介绍了嵌入式数控系统软件开发与常规软件开发的区别，重点介绍了交叉编译、远程调试开发模式、ARM Linux内核交叉编译及Qt／Embedded开发环境的构建和虚拟帧缓冲服务器的应用。 第四章 嵌入式数控系统人机界面功能模块分析。本章对嵌入式数控系统人机界面软件进行了功能模块分析，重点分析了嵌入式数控系统人机界面的叁大组成部分：图形用户界面模块、通用数控代码编译模块、刀具半径补偿模块。 第五章，嵌入式数控系统人机界面软件的实现。本章从面向对象技术角度，论述了嵌入式数控系统人机界面对象建模，功能模块的程序实现。 第六章，嵌入式数控系统人机界面软件测试与分析。根据软件工程的相关知识，针对人机界面软件的主要功能单元进行测试。编写了具有针对性的测试用例，对通用数控代码编译器和刀具半径补偿功能进行了测试。 第七章，总结与展望。对本研究课题进行了总结和概括，并对嵌入式数控系统的发展做出了展望。
余张国[4]2005年在《嵌入多轴运动控制器的开发与应用》文中认为运动控制器在运动控制系统中处于核心的支配地位。随着运动控制技术的不断进步和完善,开放式、高性能、低成本、通用嵌入式运动控制器的发展成为市场的必然需求。论文的主要目标是建立一种适用于数控系统和机器人的高性能、低成本、通用嵌入式运动控制器的基础软、硬件平台并对其应用进行研究。论文做了如下四个方面的工作。首先,在研究运动控制系统的基础上,比较了几种运动控制器方案,提出基于嵌入式 ARM 微控器和专用运动控制 DSP 来设计适用于机床数控和机器人控制的通用的多轴嵌入式运动控制器的方案。其次,规划了运动控制器的硬件体系,设计了基于 MCX314A 和 LPC2214的通用多轴联动嵌入式运动控制器的硬件。研究了 LPC2214 对 MCX314A 的操作方法,设计了运动控制器的基础软件。然后,研究了运动控制器应用于铣床数控改造的应用方法,改造后的数控铣床能正确实现 CNC 代码的效果。最后,研究了运动控制器应用于天府 I 型机器人的应用方法。分析天府I 型机器人控制器的基本结构,提出替换原 TF-1 型机器人控制器的策略。研究了天府 I 型机器人的正、逆运动学特性。设计并实现了示教再现方式下点位控制的软、硬件。
张金霞[5]2006年在《基于80486的铣床数控系统设计与实现》文中提出随着计算机软硬件技术的迅速发展,嵌入式系统技术日趋成熟和完善。采用嵌入式系统可以缩短产品研发周期,提高系统的可靠性和性价比。由于嵌入式系统既具有单片机系统成本低、体积小、功耗低的特点,又具有PC平台的开发环境好、资源丰富、具备操作系统的特点,因而在数控领域中获得了广泛的应用,是数控及运动控制产品的发展主流。本课题在江苏省自然科学基金重大(招标)项目(BK2003005)资助下,完成了基于微处理器80486的铣床嵌入式数控系统的开发。系统采用基于80486和大规模可编程逻辑器件FPGA的两级控制结构,大大简化了系统设计,提高了集成度和可靠性,实现了机床四轴联动直线插补及任意两轴圆弧插补;同时配以系统所需的外围结构,具有I/O输入/输出以及模拟输出功能。系统采用二次插补法,即80486实现粗插补,FPGA实现DDA硬插补,同时配合良好的加减速控制,保证了插补的连续性和稳定性。软件方面采用DOS操作系统,保证系统具有良好的稳定性和实时性;以Borland C++为编程环境,提供符合用户操作习惯的友好界面和丰富的交互信息提示。
万文略, 胡德全, 崔冰波, 谢伟辉[6]2011年在《时栅传感器在铣床数控改造中的应用》文中研究指明为了实现对普通铣床的数控化改造,采用时栅传感器作为位置反馈传感器,通过以ARM为微处理器的嵌入式系统实现对铣床的运动轴进行闭环控制。并为铣床的工作台增加了一个内部安装有圆时栅的数控转台。论文介绍了改造过程以及利用数控转台加工直线、圆弧和椭圆的方法,并对其加工误差进行了分析。实践证明,改造后的铣床数控系统不仅提高了加工精度和效率,而且还提高了加工的灵活性。新型的时栅传感器为企业技术改造和数控加工系统的生产提供了一种高精度、低成本的解决途径。
李理[7]2006年在《开放式工控模块与数控技术实训系统的研究与开发》文中提出论文选题和研究经费依托了导师在研的两个项目《绵阳制造业信息化示范基地》和《基于ARM和DSP技术的网络化开放式数控系统的研究与开发》，项目安排的目标是基于ARM的经济型数控系统技术研究与开发。为缓解数控人才培养的压力与数控技术教学实训装备的困境，论文选题拓展为《开放式工控模块与数控技术实训系统的研究》，体现了科研服务于社会的理念。 论文围绕数控技术实训系统的新产品目标和开放式工控模块与高性价比的经济型数控系统两个着力点开展工作，两个着力点互为依托服务整体。 论文拟订了体现新型教育装备的特色，包容四个功能目标的《数控技术实训系统》新产品构造方案，完成了多功能数控切削工作台的原理和机械执行机构的设计。 论文基于ARM和uClinux技术，研究开发了开放式的新型工控模块，形成XKX-1产品。不但支撑数控系统，也促进控制工程的应用。 论文基于XKX-1设计了经济型数控系统，在计算机的采样插补算法探索与实现，uClinux平台的数控软件开发的理论和实践上，也做了较多卓有成效的工作。
蔡天赐[8]2014年在《铣床数控系统软硬件开发与NURBS算法理论的研究》文中认为数控机床在国民经济发展中的地位举足轻重，数控系统更是数控机床的核心。随着计算机技术、信息技术和网络技术的迅速发展，基于PC的开放式数控系统的优越性越发明显，成为当今数控技术的发展主流和研究热点。本文以开放式数控结构形式为指导思想，通过对叁坐标数控铣床实际加工环境及加工过程、特点的分析，完成了适用于叁坐标数控铣床的数控系统的开发。首先，分析了铣床数控系统硬件部分的总体结构，以PC104PLUS总线主板为基础，完成了数字信号接口板卡的设计。对于铣床数控系统的软件部分，采用前后台型的结构模式，利用编程语言Delphi和VC++完成了用户层界面程序和驱动层程序的开发设计。对系统软件设计中的关键技术，刀具半径补偿算法、差分插补算法进行了重点研究，利用开发的数控系统对研究算法的正确性进行了仿真验证。在差分插补算法的基础上，提出了曲线合成插补算法。该算法可有效避免计算等距曲线产生的误差,提高机床的加工精度。其次，针对高速高精加工需要，本文给出了NURBS曲线的正算生成算法和反算插值算法，并解决了NURBS曲线插补在满足工件轮廓精度和机床法向加速度要求下的速度自适应控制问题。基于NURBS曲线导矢的计算公式，本文给出了平面NURBS曲线精确等距线的生成算法和等距线生成的改进算法，这两种算法稳定可靠、计算精度高，并可以有效解决等距线求解过程中存在的自交问题；针对生成的等距线不再是有理多项式形式,利用函数的连分式展开式实现参数速度模的逼近，导出了平面NURBS曲线的等距线有理逼近算法。最后，在NURBS曲线的正反算算法、插补算法以及等距线算法研究的基础上，对CAD/CAM/CNC集成技术进行了研究和探讨，给出了核心功能模块的实现代码、软件界面和仿真实例，充分验证了所提算法的有效性和合理性。
程松贵[9]2004年在《基于DMC1000的萨克斯数控系统研制及VC程序实现》文中研究表明本论文取材于实际应用型课题——萨克斯发声器件机械加工装置的研制。该机械加工装置是萨克斯发声器件加工专用的经济型叁座标数控铣床，其CNC系统是PC内装NC型开放式数控系统。NC部分采用深圳雷赛公司提供的DMC1000运动控制卡及相关软件模块组成，数控系统软件及数控编程软件均在Visual C++编译环境下实现。 论文首先对数控技术的发展史、数控技术特点、研究对象及发展趋势等进行了概述：然后介绍了数控加工技术、计算机数控系统的组成、数控机床的坐标系统、插补原理和数控编程等；在阐述了相关理论之后，介绍萨克斯数控系统的实施方案；接着介绍该数控系统的硬件设计，包括构成模式、DMC1000卡的性能特点、步进电机驱动器的相关技术及使用、步进电机选购参数制定和萨克斯数控系统电气原理等：再接着介绍了数控系统和数控编程，包括数控加工编程的数学处理、手工编程及VC程序实现等：最后总结性地介绍了课题的主要工作、成果和对课题的展望。 本论文来源于实际应用型课题，在一定程度上有一定的理论意义和借鉴价值，特别是对从事数控系统和数控装置开发的人员。
郑海东[10]2003年在《基于网络的工业控制研究》文中研究表明本文叙述了工业控制系统的发展过程，从集散式控制系统(DCS)到数字化、双向、多节点的现场总线，现场总线实现了新型全分散式结构，把控制功能彻底下放到现场，依靠现场智能设备本身便可实现基本控制功能。以太网作为一种成功的网络技术，在商用和办公化方面得到广泛应用。因为以太网的低成本、稳定以及以太网技术本身的高速发展，人们越来越希望能把这项技术应用到工业控制领域。 基于对现场总线网络协议层的分析(我们对FF基金会现场总线详细分析了网络协议体系和其系统结构)和各类现场总线所用到的媒体访问控制协议的研究来发现现场总线是如何满足工业控制网络苛刻的确定性、实时性、高可靠性的要求。由于以太网的MAC层CSMA／CD协议，无法保证确定的排队延时。但随着以太网的发展，双工通信技术、交换技术、信息优先级、容错技术、OPC技术的应用，以太网已可用到工业控制和实时通信领域。 利用第叁方的远程监控软件和Pro／E 3D CAD／CAM系统的标准软件，实现了网络监控的数控加工系统。数控系统和本地计算机通过RS232接口交换数据，远程PC工作站通过网络来监控本地计算机。 建立了基于Web技术的网络计算机实时控制实验室系统，客户端用Java2的applet来实现，并嵌入了由视频服务器传送来的视频图像。此实验室系统由水位控制，炉温控制，和温湿度数据采集实验构成。服务器端由一Web服务器和一C++的服务端应用程序构成，这个应用程序用来响应客户端的Socket，和客户端建立连接，并和控制对象交换数据，算法也在其中实现。本实验已经对学生开放，并取得较好的效果。
参考文献：
[1]. 嵌入式技术在铣床数控系统上的应用[D]. 陈小朴. 广东工业大学. 2004
[2]. 基于嵌入式Linux的数控系统研究[D]. 雷涛. 武汉理工大学. 2010
[3]. 嵌入式数控系统人机界面及系统软件研究与开发[D]. 陆巍. 浙江大学. 2006
[4]. 嵌入多轴运动控制器的开发与应用[D]. 余张国. 西南科技大学. 2005
[5]. 基于80486的铣床数控系统设计与实现[D]. 张金霞. 南京航空航天大学. 2006
[6]. 时栅传感器在铣床数控改造中的应用[J]. 万文略, 胡德全, 崔冰波, 谢伟辉. 组合机床与自动化加工技术. 2011
[7]. 开放式工控模块与数控技术实训系统的研究与开发[D]. 李理. 西南科技大学. 2006
[8]. 铣床数控系统软硬件开发与NURBS算法理论的研究[D]. 蔡天赐. 山东理工大学. 2014
[9]. 基于DMC1000的萨克斯数控系统研制及VC程序实现[D]. 程松贵. 合肥工业大学. 2004
[10]. 基于网络的工业控制研究[D]. 郑海东. 浙江大学. 2003
标签：金属学及金属工艺论文; 自动化技术论文; 数控系统论文; 铣床论文; 嵌入式技术论文; 运动控制器论文; 数控论文; 嵌入式计算机论文; 嵌入式系统设计论文; 直线插补论文; 圆弧插补论文; 功能分析论文;