多功能嵌入式柔性數(shù)控車床研制總結(jié)報(bào)告

1、多功能嵌入式柔性數(shù)控車床研制總結(jié)報(bào)告來源：開關(guān)柜無線測(cè)溫 1 項(xiàng)目開發(fā)背景 數(shù)控機(jī)床具有高精度、高速度、高柔性、高效率的突出優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，具有很重要的作用。該項(xiàng)目從我國(guó)國(guó)情出發(fā)，研制低成本，強(qiáng)適應(yīng)性，又具有較高性能指標(biāo)的多功能嵌入式柔性數(shù)控機(jī)床。我國(guó)正處在從制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變過程中，在這個(gè)轉(zhuǎn)型過程中，數(shù)控化將取代原有的手工操作。而各行各業(yè)又具有很多本行業(yè)的特殊要求，使得專用的數(shù)控系統(tǒng)不能很好的發(fā)揮出數(shù)控化的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)目前專用的數(shù)控系統(tǒng)市場(chǎng)也被德國(guó)和日本所壟斷，企業(yè)的數(shù)控化改造成本過高。由于基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)有很好的可擴(kuò)充性和定制的靈活性也在很多行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，但是

2、基于PC的構(gòu)架決定了其穩(wěn)定性比較弱，很難用于惡劣的工作環(huán)境和對(duì)可靠性要求苛刻的場(chǎng)合。該項(xiàng)目所提出的嵌入式柔性化數(shù)控系統(tǒng)將兼具專用數(shù)控系統(tǒng)和基于PC的數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，是基于嵌入式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的新一代數(shù)控機(jī)床。2 項(xiàng)目實(shí)施分析杭州浙大辰光科技有限公司是一家集數(shù)字控制技術(shù)、嵌入式軟件與產(chǎn)品的科研開發(fā)、生產(chǎn)制造、市場(chǎng)營(yíng)銷為一體的省級(jí)高科技企業(yè)及軟件企業(yè)。依托浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所和先進(jìn)制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙大辰光充分發(fā)揮浙江大學(xué)多學(xué)科的綜合優(yōu)勢(shì)，致力于工業(yè)數(shù)控系統(tǒng)和產(chǎn)品的開發(fā)，力求為用戶提供從數(shù)控加工到機(jī)械裝備自動(dòng)化的整體解決方案。公司主導(dǎo)產(chǎn)品“嵌入式柔性數(shù)控系統(tǒng)”已批量用于模具加工機(jī)床、玻璃加

3、工中心和自動(dòng)化針織橫機(jī)產(chǎn)品，"數(shù)控工業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng)"已被全國(guó)各地?cái)?shù)百家職業(yè)院校采用，深受用戶的好評(píng)。公司在充分調(diào)研國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，于2005年6月開始與浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所，通過產(chǎn)學(xué)研合作努力推進(jìn)高技術(shù)數(shù)控機(jī)床設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。合作雙方迅速抽調(diào)精干開發(fā)人員組成了項(xiàng)目開發(fā)組，浙江大學(xué)機(jī)械工程系傅建中教授任項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，原計(jì)劃于2006年6月份完成項(xiàng)目開發(fā)工作。項(xiàng)目開發(fā)組于2005年10月份完成了系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，項(xiàng)目開發(fā)組于2005年11月份完成了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和制造，于2005年12月份完成了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和模塊調(diào)試，期間杭州浙大辰光科技有限公司順利通過ISO9001:20

4、00質(zhì)量體系認(rèn)證。項(xiàng)目開發(fā)組于2006年1月份完成了系統(tǒng)集成和總體調(diào)試，并開始系統(tǒng)內(nèi)部測(cè)試，期間有用戶開始試用。2006年2月項(xiàng)目開發(fā)組通過用戶反饋的意見，對(duì)多功能嵌入式柔性數(shù)控車床作了局部修改和優(yōu)化，進(jìn)一步完善了網(wǎng)絡(luò)化軟件功能，期間制定了多功能嵌入式柔性數(shù)控車床企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。2006年3月多功能嵌入式柔性數(shù)控車床通過了浙江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)研究院的檢測(cè)，所檢指標(biāo)全部符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目開發(fā)組認(rèn)為多功能嵌入式柔性數(shù)控車床開發(fā)已基本成功，提請(qǐng)公司提前進(jìn)入鑒定程序。3 總體完成情況分析3.1研制成功嵌入式數(shù)控系統(tǒng)采用PC104嵌入式總線和高性能DSP為運(yùn)動(dòng)控制主處理器，具備大容量存儲(chǔ)，256M內(nèi)存；US

5、B和以太網(wǎng)通訊接口。完整的高性能數(shù)控伺服功能，具有點(diǎn)位，直線，圓弧，樣條和PVT插補(bǔ)功能，絲杠的間隙補(bǔ)償、螺距補(bǔ)償功能，空間幾何誤差補(bǔ)償功能，直線/S曲線加減速，Lookahead前瞻控制功能?？刂葡到y(tǒng)以采用三菱的數(shù)字交流伺服系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)開放式的數(shù)控系統(tǒng)。利用PMAC 的多軸運(yùn)動(dòng)控制功能，將交流伺服系統(tǒng)與DMC的脈沖輸出通道相連，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)的輸出。同時(shí)也可接受光電編碼器的反饋信號(hào)的采樣，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制。另外通過擴(kuò)展的IO口，可以接收機(jī)床上一些與運(yùn)動(dòng)控制有關(guān)的IO量的輸入。如檢測(cè)機(jī)床原點(diǎn)、限位等開關(guān)的信號(hào)。通過PC機(jī)的外設(shè)可實(shí)現(xiàn)加工程序的輸入、編輯、參數(shù)的設(shè)置、機(jī)床運(yùn)行的實(shí)時(shí)狀態(tài)等

6、等。另外借助PC的圖形數(shù)據(jù)處理的強(qiáng)大功能，可以很容易的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的DNC功能。本控制系統(tǒng)最大控制軸數(shù)四軸，最大聯(lián)動(dòng)軸數(shù)4軸。1、CNC功能l 采用高性能DSP為運(yùn)動(dòng)控制主處理器，PC104嵌入式總線進(jìn)行通訊l 控制車床、銑床 l 可控制4個(gè)進(jìn)給軸和一個(gè)數(shù)字或模擬主軸 l 最大四軸聯(lián)動(dòng)，具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)、樣條插補(bǔ)等控制方式 l 螺紋加工、變距螺紋加工 l 旋轉(zhuǎn)軸控制 l Lookahead 前瞻控制、加速度突變限制 l 主軸準(zhǔn)停，剛性攻絲、恒線速切削 l FRAME功能（坐標(biāo)的平移、旋轉(zhuǎn)、鏡象、縮放）l 絲杠的間隙補(bǔ)償、螺距補(bǔ)償功能，空間幾何誤差補(bǔ)償功能l 直線/S曲線加減速l

7、RS232/422串口，USB或網(wǎng)口通訊l 系統(tǒng)分辨率1m，采樣周期0.1msl 絲杠的間隙補(bǔ)償、螺距補(bǔ)償功能，空間幾何誤差補(bǔ)償功能；2、操作單元 l 使用工業(yè)用計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)l 人機(jī)界面基于Windows操作系統(tǒng)，簡(jiǎn)單易學(xué)；l 大容量存儲(chǔ)，配有20G以上硬盤，256M內(nèi)存；l MDA方式端面加工 l 程序段搜索運(yùn)行 l 坐標(biāo)軸鎖定、快速空運(yùn)行 l 后臺(tái)編程 l 機(jī)床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系、和相對(duì)坐標(biāo)系顯示 l 加工軌跡實(shí)時(shí)顯示 l 坐標(biāo)位置、余程以及各軸速度顯示 3.2研制成功自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的柔性化數(shù)控車床軟件數(shù)控系統(tǒng)人機(jī)操作界面柔性化，可根據(jù)用戶的喜好風(fēng)格定制人機(jī)操作界面，數(shù)控軟件具有虛擬儀器

8、體系結(jié)構(gòu)。3.3研制成功數(shù)控工業(yè)培訓(xùn)軟件數(shù)控工業(yè)培訓(xùn)軟件為了突出教育培訓(xùn)功能,可兼容目前幾大主流的數(shù)控系統(tǒng)操作及代碼格式,通過數(shù)控工業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng)引導(dǎo)程序,用戶可以選擇想要使用的兼容控制界面。所有的控制界面的操作和工業(yè)用數(shù)控系統(tǒng)的操作全兼容。能夠通過更改軟件仿真實(shí)現(xiàn)德國(guó)西門子數(shù)控系統(tǒng)、日本發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)、日本三菱數(shù)控系統(tǒng)的真實(shí)金屬切削加工，達(dá)到一臺(tái)設(shè)備起到多臺(tái)設(shè)備的實(shí)訓(xùn)效果。 4 多功能嵌入柔性數(shù)控車床的特點(diǎn)1. 采用PC104嵌入式總線和高性能DSP為運(yùn)動(dòng)控制主處理器，具備完整的高性能數(shù)控伺服功能及大容量存儲(chǔ)、USB和以太網(wǎng)口通訊接口。2. 數(shù)控系統(tǒng)人機(jī)操作界面柔性化，可根據(jù)用戶的喜好風(fēng)格定制人機(jī)操作界面，