1、課題的綜述二維平臺的搭建硬件選型軟件的設(shè)計進展與研究成果內(nèi)容提要課題的綜述課題研究的背景課題研究的意義課題研究的內(nèi)容運動控制技術(shù)的現(xiàn)狀分析國外發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀運動控制技術(shù)的發(fā)展趨勢 隨著控制技術(shù)的不斷進步和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人隨著控制技術(shù)的不斷進步和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人們對產(chǎn)品的質(zhì)量和機械加工的生產(chǎn)率、加工精度等提出了們對產(chǎn)品的質(zhì)量和機械加工的生產(chǎn)率、加工精度等提出了更高的要求，而實現(xiàn)全自動化的機械加工過程是滿足上述更高的要求，而實現(xiàn)全自動化的機械加工過程是滿足上述要求的必然途徑，也是運動控制技術(shù)發(fā)展的內(nèi)在動力要求的必然途徑，也是運動控制技術(shù)發(fā)展的內(nèi)在動力u 小批量、多批次小批量、多批

2、次u 精密復(fù)雜精密復(fù)雜u 高質(zhì)量、高效率高質(zhì)量、高效率研究背景研究意義研究內(nèi)容現(xiàn)狀分析發(fā)展趨勢 了解運動控制系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢了解運動控制系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢 研究研究“PC+PC+運動控制卡運動控制卡”運動控制系統(tǒng)的性能、精度、可靠性運動控制系統(tǒng)的性能、精度、可靠性 熟悉熟悉Leadshine DMC2210Leadshine DMC2210運動控制卡的開發(fā)方法運動控制卡的開發(fā)方法 掌握掌握Windows7Windows7環(huán)境下使用環(huán)境下使用Visual C+6.0Visual C+6.0開發(fā)應(yīng)用程序的方法開發(fā)應(yīng)用程序的方法 掌握基本的設(shè)計方法，受到初步的工程技術(shù)訓(xùn)練掌

3、握基本的設(shè)計方法，受到初步的工程技術(shù)訓(xùn)練 提高科研能力、動手能力提高科研能力、動手能力 提高理論與實踐相結(jié)合的能力提高理論與實踐相結(jié)合的能力研究背景研究意義研究內(nèi)容現(xiàn)狀分析發(fā)展趨勢1 1、步進電機二維運動控制平臺的搭建、步進電機二維運動控制平臺的搭建2 2、控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計、控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計3 3、控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)、控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)4 4、編寫程序、調(diào)入系統(tǒng)實現(xiàn)特定的軌跡、編寫程序、調(diào)入系統(tǒng)實現(xiàn)特定的軌跡研究背景研究意義研究內(nèi)容現(xiàn)狀分析發(fā)展趨勢熟悉二維運動平臺熟悉二維運動平臺控制系統(tǒng)的整體方案控制系統(tǒng)的整體方案控制系統(tǒng)的工作原理控制系統(tǒng)的工作原理步進電機的選型步進電機的選型步進電機驅(qū)動

4、器的選型步進電機驅(qū)動器的選型運動控制卡的選型運動控制卡的選型 世界各國都十分重視運動控制技術(shù)的發(fā)展與研究，有些發(fā)達國家在20世紀50年代就已經(jīng)開始了對運動控制技術(shù)的應(yīng)用。 美國政府在完成大量研究的基礎(chǔ)上，提出了一系列的技術(shù)與規(guī)范。 開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)標準規(guī)格（OSACA） EMC（增強型機床控制器） OMAC（開放式、模塊化體系結(jié)構(gòu)控制器） “OMACAPT”規(guī)范 至此，通用運動控制技術(shù)在美國進入了快速發(fā)展階段，到目前為止運動控制技術(shù)已經(jīng)被越來越多的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域接受，并且已經(jīng)達到一個引人矚目的市場規(guī)模研究背景研究意義研究內(nèi)容現(xiàn)狀分析發(fā)展趨勢 我國的運動控制系統(tǒng)發(fā)展主要經(jīng)歷了以下幾個階段 “六五”、“

5、七五”期間對國外運動控制系統(tǒng)的引進、消化和吸收 “八五”期間組織了科研團隊進行了對運動控制系統(tǒng)的自主研發(fā) “九五”期間研發(fā)出了我國首臺擁有自主產(chǎn)權(quán)的數(shù)控平臺以及華中 I型、藍天I型、航天I型、中華I型四種基本運動控制系統(tǒng) 21世紀初，標志著國內(nèi)第一家專業(yè)開發(fā)、生產(chǎn)開放式運動控制器產(chǎn)品的公司固高科技（GT）有限公司在深圳成立 固高公司與PA公司合作，逐步進入了soft型開放式運動控制領(lǐng)域 雖然，我國運動控制技術(shù)的研究和發(fā)展已將近半個世紀，但是目前，我國的運動控制技術(shù)還是比較落后，國內(nèi)高端行業(yè)的運動控制系統(tǒng)幾乎都被國外的產(chǎn)品所壟斷，而我國自主研發(fā)的數(shù)控產(chǎn)品占有的市場份額卻十分的小。研究背景研究意義

6、研究內(nèi)容現(xiàn)狀分析發(fā)展趨勢研究背景研究意義研究內(nèi)容現(xiàn)狀分析發(fā)展趨勢運動控制技術(shù)高頻化高頻全控器件大功率晶體管交流化交流調(diào)速系統(tǒng)成為成為自動調(diào)速系統(tǒng)的主流形式數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化微處理器為核心的數(shù)字控制已成為現(xiàn)代運動控制系統(tǒng)的主要特征之一智能化模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、解耦控制 平臺的工作方式、構(gòu)成、尺寸、精度 整體方案確定、設(shè)計步驟 運動控制方式的確定 運動控制系統(tǒng)的工作原理平臺的介紹系統(tǒng)設(shè)計步驟系統(tǒng)控制框圖系統(tǒng)工作原理平臺介紹設(shè)計步驟控制方案工作原理 本次課程設(shè)計中使用的二維數(shù)控工作臺為高精度的運動工作臺，工作臺的行程X300*Y300MM，臺面尺寸為200*160MM，滑臺寬為160MM，絲杠螺母采

7、用臺灣上銀或TBI，其規(guī)格為：直徑16MM，導(dǎo)程5MM。導(dǎo)軌為臺灣上銀HGH15直線導(dǎo)軌。此外裝配有歐姆龍限位原點開關(guān)（光電開關(guān)），型號為EE-SX671，運動平臺的定位精度可以達到300行程內(nèi)0.02MM。二維運動平臺在二維運動控制平臺的搭建過程中主要包括以下幾點：1.了解工作臺的性能和控制要求；2.確定運動控制控制系統(tǒng)整體方案；3.根據(jù)控制的要求來選擇相應(yīng)的軟件和硬件；4.在VC+6.0環(huán)境下編寫程序和用戶操作界面。平臺介紹設(shè)計步驟控制方案工作原理運動控制系統(tǒng)的框圖如圖所示平臺介紹設(shè)計步驟控制方案工作原理 從系統(tǒng)框圖可以看出，整個二維運動控制平臺的運動控制系統(tǒng)是由上位機、步進電機驅(qū)動器、步

8、進電機以及數(shù)控工作臺組成。 首先進行程序的初始化，通過用戶操作界面設(shè)置運動參數(shù)以及板卡的參數(shù)，板卡的參數(shù)設(shè)置包括板卡的數(shù)量，板卡上擁有的軸數(shù)等。如果軟件在運行時產(chǎn)生錯誤，調(diào)用失敗，則說明硬件的設(shè)置有問題，應(yīng)該重新進行設(shè)置。若控制軟件調(diào)用參數(shù)信息成功以后，控制軟件將會把這些信息轉(zhuǎn)化成為運動參數(shù)并調(diào)用DLL庫中的運動函數(shù)，然后運動函數(shù)通過調(diào)用運動控制卡的驅(qū)動程序來發(fā)出相應(yīng)的控制指令給控制卡，運動控制卡再根據(jù)運動控制指令發(fā)出相應(yīng)的驅(qū)動信號（脈沖、方向信號）給步進電機驅(qū)動器、讀取編碼器數(shù)據(jù)、讀寫通用輸入輸出口。平臺介紹設(shè)計步驟控制方案工作原理步進電機步進電機驅(qū)動器運動控制卡硬件的選型 本課題采用的步進

9、電機型號為：雷塞86HS45步進電機，如圖所示。型號相數(shù)步距角保持轉(zhuǎn)矩NM 額定電流 A相電感mH相電阻ohm引線數(shù)轉(zhuǎn)子慣量Kgcm定位轉(zhuǎn)矩Kgcm機身重量Kg機身長mm86HS4541.83.84.23.50.8814001.32.380表1-1 86HS45電機技術(shù)規(guī)格步進電機步進驅(qū)動器運動控制卡 由雷塞科技有限公司推出的DM860步進電機驅(qū)動器，是一種數(shù)字式步進電機驅(qū)動器，其采用了最新32位數(shù)字信號處理技術(shù)，可以滿足大多數(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用需求。由于DM860驅(qū)動器使用了內(nèi)置微細分技術(shù)，因此即便是在低細分的情況下，電機也能夠獲得高細分的效果，而且在低速、中速和高速運行時驅(qū)動器的性能都十分平穩(wěn)，噪

10、音也超低。 本課題采用的步進電機驅(qū)動器型號為：雷塞DM860步進電機驅(qū)動器，如圖所示步進電機步進驅(qū)動器運動控制卡 DM860步進電機驅(qū)動器是由雷塞科技公司推出的一種數(shù)字式步進電機驅(qū)動器，其采用了最新32位數(shù)字信號處理技術(shù)，可以滿足大多數(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用需求。由于DM860驅(qū)動器使用了內(nèi)置微細分技術(shù)，因此即便是在低細分的情況下，電機也能夠獲得高細分的效果，而且在低速、中速和高速運行時驅(qū)動器的性能都十分平穩(wěn)，噪音也超低。步進電機步進驅(qū)動器運動控制卡 本課題選擇的步進電機的型號為：DMC2210 PCI總線兩軸運動控制卡，如圖示 DMC2210是由雷塞公司開發(fā)的一款基于PCI總線、以ASIC為核心的性能優(yōu)越、功能強大的運動控制卡，它可以控制兩軸步進電機或數(shù)字式伺服電機，與DMC1000相比，它具有更快的運動速度、更加優(yōu)越的直線插補和圓弧插補功能，此外還增加了編碼器位置鎖存、位置比較等高級功能，特別適合于兩軸點位控制、編碼器位置檢測等功能的應(yīng)用。軟件的設(shè)計 雷塞公司已提供支持DM