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当前,由于化工设备、电站设备、海水淡化、空调等行业发展迅猛,而这些行业对管板的需求也是与日俱争。在进行管板加工过程中,钻床发挥着极其重要的作用,而传统的钻床以手动的摇臂钻为主,然而经过长期的加工实践表明,手动的摇臂钻具有加工精度低、工人劳动强度大、加工效率较低等诸多缺点。现代制造业对生产生效率和生产质量的要求越来越高,因而数控钻床孕育而生。目前,国外管板的加工基本普及了多轴数控钻床,大大提高了生产效率,随着嵌入式技术在钻床控制系统开发领域已经渗透的越来越深,其发展前景广阔,嵌入式控制系统的软件模块是一个系统的重要组成部分之一。本论文就是在基于嵌windowsCE6.0操作系统平台的双主轴龙门钻床控制系统软件部分的基础上撰写而成。
一个良好的软硬件平台是嵌入式数控系统的基础。为了保证和满足嵌入式钻床控制系统的实时性和高速、高精、高可靠性的要求,本系统采用的是ARM主控制器结合DSP运动控制芯片来进行前后台控制。具体来说,以windows CE6.0作为嵌入式操作系统,MicrosoftVisual Studio2005作为操作系统裁剪和定制及应用程序开发环境。采用韩国三星公司的ARM处理器S3C2440作为主控CPU、两片日本NPM公司的PCL6045B芯片作为运动控制芯片。通过上述平台,保证了钻床控制系统的高精度、高速度和高可靠性。
本论文共分为六章,以研究钻床控制系统的软件开发为主线,从嵌入式操作系统移植、钻床加工代码自动生成软件开发、加工顺序优化算法的设计、钻床操作功能的实现等模块入手,实现了钻床嵌入式控制系统的软件开发,各章节的安排如下:
第一章:绪论。介绍了管板加工现状及其钻床控制系统的发展历程,并对双主轴龙门钻床的机械结构和控制特性进行了阐述,提出了本课题的主要研究意义及研究内容。
第二章:龙门钻床嵌入式控制系统总体设计。根据对龙门钻床嵌入式控制系统的需求分析,然后介绍了系统的整体框图;在硬件平台的介绍中分析了主干芯片的特性、接口图以及控制方法;在软件平台的设计中完成了嵌入式操作系统的定制、裁剪、移植以及软件开发包的导出。
第三章:龙门钻床加工代码自动生成软件设计。首先通过对加工代码自动生成软件的研究目的和需求分析的介绍,给出了加工代码自动生成软件的整体框图;其次对作为钻床加工图形来源的*.DXF格式文件在做了详尽的分析,设计了对*.DXF文件的进行解析的动态链接库RdDxf.dll;再次设计了自动生成软件的人性化的人机操作界面,其中包括参数设置、加工顺序优化算法、加工图元编辑等功能模块的实现;最后介绍了加工代码的生成过程,并以实际的例子来简要分析了加工代码的具体含义。
第四章:双轴龙门钻床加工顺序的动态规划算法实现。首先对加工顺序动态规划算法的研究意义做了分析;其次为加工顺序的动态规划算法建立了一个稳定的数学模型;然后运用模块化的编程技术将该算法实现,使得算法具有很强的可移植性、易推广性。
第五章:双轴龙门钻床嵌入式控制系统软件设计。首先通过对钻床嵌入式控制系统的软件开发平台、开发方法、需求分析三个方面介绍对系统软件进行总体设计;然后对钻床嵌入式控制系统的软件人机操作界面设计进行介绍,其中包括人机界面设计原则介绍、人机操作界面各功能模块介绍(包括了文件管理模块、加工参数的设置模块、日志管理模块、手动加工模块、自动加工模块)。
第六章:总结与展望。对论文和课题完成过程和结果进行了总结,同时通过三种不同类型的钻床加工示例对本文第四章中的动态规划算法的效率进行了分析验证。指出了论文中的不足,提出了展望。