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数控技术和数控装备是制造业现代化的重要基础,直接推动一个国家的经济发展和综合国力,关系到一个国家的战略地位。传统的数控系统大多采取封闭式设计,由此导致的系统间的彼此不兼容使得数控系统难以进行结构的改变和功能的扩展。开放式数控系统解决了这一问题。开放式数控系统研究的目的是开发一种模块化的、可重构的、可扩充的控制系统的结构,以增强数控系统的柔性,在体系结构上给用户二次开发留有更多的余地,从而可以快速的响应新的加工需求。
本课题利用计算机技术和先进的运动控制技术,研制一台热保护器耐热冲击试验平台,然后利用该设备进行陶瓷制品件的热冲击试验,从而得到热冲击试验数据。由于在模拟试验工况下抗热测试热保护器的冲击性能,试验环境较差;且试验次数达上千次,需要半个月以上的时间才能做完整个试验,若靠人工在加热炉和冷却炉之间来回挪动,费时费力。因此,研究开发具有良好性价比的运动控制系统具有非常重要的意义。本文在分析比较了国内外现有的各种先进运动控制技术和开放式运动控制系统的基础上,采用了基于工业控制机和运动控制卡的主从式运动控制系统设计方案。利用工业计算机作为上位机发送控制指令,雷赛的运动控制卡作为下位机,实现了对步进电机的精确控制。该方案为整套运动控制系统提供了一个开放性的硬件架构。
本论文对我们研制的基于运动控制卡构成的开放式运动控制系统从软、硬件两方面进行了较为详细的阐述。重点介绍了小车机器人系统的硬件体系结构,运动控制系统软件的模块化设计以及上位人机界面在windows环境下的开发过程。最后对所开发的运动控制系统的定位精度进行了一些实验分析,提出了一些定位精度检测方法和误差补偿方法,从而提高了开放式运动控制系统的定位精度。
本文的主要工作如下:
(1)对基于工控机控制的开放式数控系统进行系统研究,选择适应该系统的控制方案。
(2)根据高温热疲劳试验对数控系统硬件的要求,深入研究了运动控制卡、步进电机和驱动器的性能,以及各个厂家相关硬件的性能区别,选择适合本系统的驱动器、步进电机和运动控制卡。
(3)根据试验的特殊要求,编制满足实际应用的运动控制程序。
(4)对开放式运动控制系统的定位精度进行了研究和分析,提出了系统的定位精度检测方法和误差补偿方法。