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随着大规模集成电路技术的不断发展,新一代微控制器在各方面性能上都有长足的进步,嵌入式处理器更加适合数控领域的开发。其稳定性高,没有对资源的过多占用,没有其它不相关硬件的干扰,从而使系统很纯粹地用于所需的加工控制;嵌入式微处理器的集成度高,片上集成多种功能模块,网络支持进一步完善,集成了更多种类的网络接口更适应数控系统的网络化发展趋势;微控制器和处理器开发手段和调试平台越来越完善,嵌入式实时操作系统的广泛应用,对于微控制系统的开发提供了良好的任务管理平台和底层驱动平台,这为上层软件模块的可靠简便开发和管理提供了有力的保证。
本文对于数控技术的基本理论、关键技术以及当前国内外的研究状况进行了简要的介绍,在研究嵌入式系统理论和柔性嵌入式数控系统理论的基础上,提出了基于嵌入式、开放性、网络化的数控体系结构,同时对应用于该平台的插补算法进行了分析和仿真。
该数控平台主要由两大模块组成,一个是基于ARM微处理芯片的上层模块,主要负责处理人机交互以及与下位机的通讯等;另一个是基于DSP芯片的下层模块,主要负责与上位机的通讯、处理加工数据、对机床实现精细控制、以及一些附属模块,如I/O模块等。以ARM及DSP构建系统的主控平台,通过模块化的软硬件结构设计思路,在UCOS-Ⅱ的支持下,克服了当前数控平台的缺陷,实现了系统的实时调度,提高了系统的可靠性及稳定性,实现了系统的多种网络支持,符合数控系统模块化、柔性化和网络化的发展需要。
本文还对复杂曲线的插补算法做了分析和研究。首先介绍了B样条以及NURBS曲线等复杂曲线理论,并分析了传统算法存在误差的问题,阐述了本系统采用算法的原理及其自身优势。最后借助于MATLAB对利用本系统算法进行的插补做了轨迹和误差仿真。