HTMB200新型多轴运动控制器系统分析设计和应用.pdfVIP

HTMB一200新型多轴运动控制器 系统分析设计和应用 摘要 近年发展起来的电脑雕刻技术是融合了CNC控制、微电子技术、CAD，CAM， 计算机图形学，计算机艺术创意等众多领域技术的高科技成果。上海交大海泰科 技发展有限公司自1992年生产出我国首台国产雕刻机以来，目前已经形成了系 列雕刻机产品。随着技术进步和市场的发展，原配套HTMB-100型三轴运动控 制器及驱动系统己不再适应当前用户需要，迫切需要升级产品。本文论述新型多 轴运动控制器HTMB-200的系统分析、设计和实现。 论文首先介绍运动控制器在雕刻机器人中的应用，总结原型控制器的不足， 提出问题。而后简单论述了计算机数控系统(CNC)，对雕刻机器人运动控制器 的系统组成、步进驱动原理和底层软件进行详细的讨论，为问题的解决作理论上 的准备。 随后，论文着重分析了用户需求，并根据当前的技术发展综合市场因素对该 需求进行可行性研究，确定解决方案。对解决方案中的核心环节作了详尽的分析 和论述，提出了使用状态法控制电机和使用单一低价位电机控制专用DSP作为 处理器核心的想法。其中对于创新提出的“状态控制法”先明确了定义，进行理 论上的分析和完善，然后给出了实现方法并进行验证试验，通过算法修改前后的 效率变化，证明了该方法对提高雕刻速度的明显作用，该创新方法得到了国家 “863”计划智能机器人主题产业化基地专家们的肯定。 最后，论文论述新型运动器硬件系统设计和实现过程，有重点的对方案实现 过程中遇到的主要问题给出了分析过程和解决方法。特别是对手柄子系统设计， 3，3．5V系统接口设计，存储器扩展时序设计等硬件设计中的新问题，在融合了 各种技术方案的特点后，根据本课题的实际，考虑性能价格比和产品综合竞争力 情况，确定了适合的方案。这些解决方案，主要是针对采用高速DSP作为处理 核心后，周边系统部件同DSP核心协调引发的新问题，在使用单片机核心或逻 辑电路的传统自控系统中比较少见，因此对于使用高速DSP作为核心的新型控 制系统设计开发具有一定的参考价值。 由于课题来源于实际的产品项目，因此在课题的进行过程中，除了进行充分、 细致、深入的分析外，对于时效性、适应性、多元性和产品综合市场竞争力作了 考虑，注重技术和市场的融合，注重理论和实践的结合，注重实验的设计和总结， 注重技术向产品的转化，这也是本课题不同于一般理论研究之处。 论文最后对课题的特点和意义进行了总结。 根据课题计划，整个课题历时1年2个月，其中前5个月设计实现细分步进 驱动器，控制器主体改型部分计划过程为9个月，包括6个月左有的试验阶段。 截至论文定稿之日，设计的细分驱动器已经量产，并全线替代原外购产品，控制 器改型项目已进入控制系统同机械本体的联机调试阶段。 关键词DSP，状态控制法，CNC系统，CAM，步进电机驱动 on and ofthe StudyAnalysis，DesignApplication H丁MB．200Multi-AxisMotionController Abstract hasa inrecent a Computerizedengravinggreatprogress years．It’S new whichcombines high—teeh and art．Sincethefirst machineof computergraphicscomputer engraving chinawas in Hi-Tech producedshalllghaiJiaotongUniversity in full seriesis