基于开放式体系的仿型铣床数控系统研究

【作者】 李为建；

【导师】 王文； 陈子辰；

【作者基本信息】 浙江大学 ， 机械制造及其自动化， 2003， 硕士

【摘要】 制造业当中的机械制造业从来就是发达国家整个工业和国民经济的基石。机械制造业最基本的装备——数控机床又是这个基石中的关键。它是现代科学技术的最前沿——信息技术与传统机床相结合的产物，是先进制造技术的基础。 目前常用的开放式数控系统模型为“NC嵌入PC”结构，它由开放体系结构运动控制卡+PC机+CNC软件构成。在此基础上我们提出基于开放式体系的仿型铣床数控系统体系结构。由于在“NC嵌入PC”结构的开放式数控系统模型中硬件部分基本实现通用化，具有很好的互换性，因此，开放式体系的仿型铣床数控系统主要是针对CNC软件部分进行研究，通过对国际上三种主要的开放式控制器的研究和比较，以开放式控制体系开放的模块化结构控制器(OMAC)为基础，构造开放式数控系统，使之既能满足开放性，又能节省开发成本，提高可靠性；并把有限状态机应用到数控系统软件的开发过程中，以规范数控系统的开发流程。 为了实现直接仿型加工，对仿型加工理论进行了研究和深入的探讨，探寻和实现仿型加工算法，对测量数据进行处理，从而实现对测点数据的直接仿型加工。 论文共分为七章。第一章简单介绍了开放式数控系统研究现状、数控仿型加工和课题的研究意义，提出了基于开放式体系的仿型铣床数控系统新思路。 第二章首先对开放式数控系统体系结构进行分析和研究，并着重介绍开放的模块化结构控制器(OMAC)，然后结合所开发的数控系统，对采用OMAC体系结构的开放式数控系统进行了研究。 第三章对仿型加工理论和发展进行分析和研究，结合加工路径生成理论和方法，提出基于测点数据的直接仿型加工方法，并对具体实现方案进行探讨。 第四章首先介绍了开放式体系的仿型铣床数控系统的总体设计方案，给出了系统软硬件设计方案和模块划分方案，然后介绍了本系统的两大模块：仿型加工和数控代码解释模块的设计方法，并给出了具体的算法。 第五章主要论述了开放式体系的仿型铣床数控系统的主要功能模块：仿型加工模块和数控代码解释模块的开发方法和开发过程，以及具体实现。同时，给出开放式体系的仿型铣床数控系统中系统软件的集成实现，并对其它功能进行了介绍。 第六章一方面编制数控加工代码，在所开发的数控系统上进行数控加工，以验证数控加工系统的有效性；另一方面，对测量得到的数据，经过仿型系统处理后生成加工路径，进行仿型加工实验，以验证仿型加工算法和仿型功能实现的有效性。 第七章给出了本论文的结论和展望。更多还原

【Abstract】 The industry and national economy of developed country is based on the mechanical manufacturing. The mechanical manufacturing is based on the computer numerical control machine (NC). NC is the result of information technology and traditional machine and it is the base of advanced manufacturing.Presently the most popular open NC model is "NC embedded in PC" and it is made up of open motion controller card, personal computer, and numerical control software.We advance the Open CNC system based on the model of "NC embedded in PC". The primary work is to design and program the CNC software because the CNC hardware is universal.There are seven chapters in this paper. In chapter one, the position of NC system in industry, development of Open CNC system and copy machining are discussed. A new thought of constructing copy-milling CNC system based on open architecture is advanced.In chapter two, the architecture of open CNC and the OMAC are studied. The OMAC is kept for reference for constructing the open CNC system.Chapter three analyzes copy machining methods and research status, and proposes methodologies through which a three-axis NC cutter path can be directly generated from massive data points with contact or non-contact measuring devices.In chapter four, the design of the copy milling CNC system is brought forward. Controller software architecture is constructed in the development of CNC software using Finite State Machine. At last, the concrete design of some modules and copy milling algorithms are made. The method to plan the manufacturing path directly from the measurement points is studied.In chapter five, several software modules are realized including copy milling module, CNC code interpreter, and a three-axis copy milling CNC system is developed.In chapter six, the experiment of copy milling and CNC milling is done, and the results of computer simulation and experiment verified the effectiveness of the method.Chapter seven summarizes the whole paper and predicts the future work.更多还原