计算机数字控制系统的设计与开放的软件工具

在这个快乐

电子与通信工程系助理教授,Mar亚大纳西工程学院Kothamangalam,喀拉拉邦,印度

文摘

最近的进步电脑数值控制(CNC)允许制造产品的高质量标准。以来的数控程序包含一系列assembler-like指令,几个高级语言,提出了诸如PYTHON,为了提高编程抽象级别。工业是无效的或有利可图的日常用品。在数控机床可以让成百上千的一天同样的物品。开放式数控系统是标准化让第三方开发新的硬件和软件能够满足其要求。开放式数控系统的功能集成的其他组件的零件与这个标准,也可以共享数据的组件。开放式数控系统是灵活的硬件和软件,因此它不仅允许硬件改变其基本配置,但也允许软件改变各级控制。这些特性将使我们能够应付无限数据结构,应用启发式数控程序以优化它们。

关键字

计算机数字控制,打开软件,单片机,驱动。

我的介绍。

数控(NC)指的是自动化的机床由抽象编程命令编码的存储介质,而不是通过手轮子或手动控制手段,或通过凸轮机械自动化。第一个数控机器是建于1940年代和1950年代,基于现有工具修改过汽车,把控制遵循穿孔纸带上点输入系统。这些早期的伺服系统与模拟计算机和数字计算机迅速增强,创造现代计算机数控(CNC)机床,革新了加工过程。

在现代数控系统,端到端组件设计是高度自动化的使用计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)项目。解释程序产生一个计算机文件,提取所需的命令运行一个特定的机器通过后置处理程序,然后加载到数控机器生产。因为任何特定组件可能需要使用不同的tools-drills,锯,等等,现代机器经常结合多种工具到一个“细胞”。在其他情况下,不同的机器与外部控制器和使用人工或机器人操作符将组件从机器到机器。在这两种情况下,所需要的复杂的一系列步骤产生任何部分高度自动化和生产部分匹配原始CAD设计。

现代数控米尔斯不同小概念的原始模型建立1952年麻省理工学院。工厂通常由一个表,在X和Y轴移动,和Z轴移动工具(深度)。工具的位置是由电机通过一系列降压齿轮为了提供高度精确的运动,或在现代设计中,直接传动步进电机或伺服电机。开环控制工作只要保持足够小的力量和速度不是太大了。商业金属加工机器闭环控制标准和要求提供精度,速度,和可重复性的要求。

控制器硬件进化,米尔斯也进化而来的。一个变化已经附上整个机制一大盒作为一项安全措施,经常与额外的安全连锁装置,确保操作符是足够远的从工作安全操作。今天大多数新数控系统完全电子控制。CNC-like系统现在用于任何过程可以被描述为一系列的动作和操作。这些包括激光切割、焊接、搅拌摩擦焊接、超声波焊接、火焰和等离子切割,折弯,旋转,固定,上胶,织物切割、缝纫、磁带和纤维放置路由选择和放置(PnP),锯。

二世。开放式体系结构的主要研究活动

重大国际活动在开放体系结构主要集中在三个系统即开放的模块化体系结构控制器(OMAC、开放系统体系结构中控制自动化系统(OSACA)和控制器(OSEC)开放系统环境。这些架构集成设备的几种不同的制造和提供控制解决方案以更低的成本维护几乎相同的性能。不幸的是这是不可能将这三个系统集成到一个统一的和世界范围内可接受的形式在其目前的形式。

三世。开放软件工具

开放软件支持很多优点像免费分发,开放源代码,源代码开放以来确认真实性,用户可以验证,开源的代码可以在添加新功能和改进要求。开放的软件是有缺点不容易使用、可用性的应用程序,硬件不兼容。

第四,提出了系统

本文提出了一种系统与开放组件。桌面PC运行所需的所有软件。嵌入式控制单元是界面上的个人电脑使用RS232串行通信。控制单元连接到汽车使用驱动程序。

诉的框图描述

答:桌面PC单元

一)Ubuntu linux

Ubuntu是一种基于Debian Linux发行版计算机操作系统和分布式自由与开源软件,使用自己的桌面环境。Ubuntu是由许多软件包,其中大部分分布在一个自由软件许可证。主要的许可使用GNU通用公共许可证(GNU GPL),连同GNU Lesser General Public license (GNU LGPL),显式地声明,用户可以自由运行,复制,分发,研究中,变化,发展和完善软件。

B) LibreCAD

LibreCAD是一个免费的计算机辅助设计(CAD)申请2 d设计。它作用于GNU / Linux、Mac OS X, Unix和微软Windows操作系统。

c) DXF2GCODE

这是软件AutoCAD绘制图像文件转换成刀位点。这个程序是用Python和GNU许可下发布。程序是:将2 d“dxf”画数控机床刀位点兼容。

d)刀位点和m

刀位点被称为循环码。他们把一些行动发生在X, Y,或Z轴机床。米或杂码用于打开或关闭控制某些机床操作不同的功能。

PYTHON e)

与强大的打字和面向对象编程语言的特性。高度可伸缩,适合大型项目以及小的。Python是一种编程语言,允许用户工作更快和更有效地集成系统提供即时增加生产力和更低的维护成本。Python运行在Windows、Linux / Unix, Mac OS X,移植到Java和。net虚拟机。Python是免费使用的,即使对于商业产品,因为它的osi认可的开放源码许可。

f) ERIC PYTHON IDE

埃里克是一个全功能的Python和Ruby编辑和IDE,用Python编写的。有无限数量的编辑、代码自动完成功能,错误高亮和高级搜索功能,包括项目广泛搜索和替换。

g) pySerial

pySerial Linux是一个Python串口扩展。它支持不同的字节大小,停止位,校验和流量控制。有或没有接收超时工作。

b .控制单元

一)电平位移器

电平转换器芯片MAX232使用。这个芯片将RS232 TTL电压水平和visaversa信号电压水平,因此需要建立一个基于PC机和单片机控制系统之间的通信。RS232串口协议(v.24)州-15 v代表二进制1 + 15 v代表二进制0。为TTL通信这是不兼容的TTL使用0 v代表二进制0和+ 5 v代表二进制1。MAX232芯片转换成串行信号电压水平TTL标准,也亦然。因此有一个司机和一个接收机来执行这个函数

b)单片机

我们所使用的单片机PIC 16 f877a。16 f877a使用MPLAB高级语言编程。电机运动高精度校准的软件操作。

c)马达驱动器

2803年ULN八进制高电压、高电流达林顿晶体管阵列。八NPN型达林顿晶体管连接数组是适合这个家庭的逻辑水平低数字电路之间的接口(如TTL、CMOS或PMOS / NMOS)和更高的电流/电压要求的灯,继电器、打印机锤或其他类似的负载范围广泛的计算机,工业和消费者应用程序。

c .线路图

与开环控制系统进行了测试。旋转运动汽车的校准和所需的运动的计算机辅助设计。缺乏系统的闭环控制。进一步修改系统电动机运动可以通过连接校准电机编码器。闭环控制将带来高精确控制的数控操作。电机旋转和相应的线性运动控制通过输入x, y, z值手动通过GUI开发。数控机床的操作,比如慢跑规定可以提供设施。

七世。结论

通过使用CNC控制器,显著提高产品质量以及它提供了很高的灵活性。它增加了生产率,减少了更换模具。生产在本质上是经济和减少废料产生的数量。转变传统机床的数控机床,然后电脑数控加工中心使得当今的制造业世界截然不同于半个世纪前。一些现代数控系统的显著特点是使用自动工具处理设施、实时反馈功能,当然多轴配置,允许在单个机器上执行不同的加工操作工具。

引用

Xiaoyin邵和东阳光,詹姆斯K米尔斯,“一个新的运动控制硬件架构withFPGA-Based IC设计机器人机械手,“学报2006年IEEE机器人与自动化国际会议上奥兰多,佛罗里达州——2006年5月。
YueXu彩条,王、赵烟具Jingchuan盾,“可重构数控系统的设计基于嵌入式技术,“第七届世界大会的程序智能控制和自动化6月25 - 27日,2008年,中国重庆。
TomislavStaroveški、DankoBrezak TomaUdiljak, DubravkoMajetiA,”实现的一个基于linux的CNC控制系统开放了”,12日国际生产工程-CIM2009克罗地亚协会科学会议上,生产工程、萨格勒布2009。
Kung-Lin Ho Chiu-Keng赖”,基于pc的实时运动控制器设计利用FPGA芯片,“学报2005年机电自动控制会议台南,台湾,2005年11月18日至19日。
保罗奥古斯托·谢尔•罗查初级RogerioDiogne de Silva e Souza,玛丽亚伊米莉亚•德利马烤面包,“数控机床设计、原型”2010 9日IEEE / IAS工业应用国际会议- INDUSCON 2010。
Q.X.黄,S.W.林”,研究新的架构基于Linux的开放式数控系统,“工程材料波动率的关键。392 - 394(2009)482 - 486页在线可用自2008年10月/ 21日在www.scientific.net。
王艳,王Zi-niu,李歌”,研究实时版本和测试其性能的数控系统基于rt -,“2009年国际会议上社会网络和数字。