水刀切割控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、水刀切割設(shè)備是利用超高壓作用于水形成一個(gè)極細(xì)小的水柱進(jìn)行冷態(tài)切割的機(jī)器。由于水刀切割過(guò)程中不產(chǎn)生熱效應(yīng)、不會(huì)改變?cè)牧系幕瘜W(xué)性質(zhì)，并且是一種清潔的切割方式，所以水刀切割的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)作為水刀切割設(shè)備的大腦，直接決定了設(shè)備的加工速度和精度，因此高速高精度的水刀切割運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究顯得特別重要。
　　本文以合作企業(yè)的水刀切割設(shè)備研制項(xiàng)目為背景，對(duì)水刀切割運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行深入研究和設(shè)計(jì)。水刀切割設(shè)備的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)由

2、PCI運(yùn)動(dòng)控制卡和上層軟件兩部分組成，本文主要設(shè)計(jì)了一款高精度水刀切割控制系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的板卡硬件設(shè)計(jì)、FPGA邏輯設(shè)計(jì)和上層軟件設(shè)計(jì)。
　　PCI運(yùn)動(dòng)控制卡采用FPGA作為主控芯片，基于FPGA實(shí)現(xiàn)了通用型PCI總線接口，取代了傳統(tǒng)的利用專用芯片設(shè)計(jì)PCI通信接口的方式，提高了系統(tǒng)集成度，降低了系統(tǒng)成本；針對(duì)編碼器信號(hào)的特點(diǎn)，在FPGA上設(shè)計(jì)了一個(gè)防信號(hào)抖動(dòng)和干擾的四倍頻高精度編碼器計(jì)數(shù)模塊，可以精確的反饋設(shè)備的切割頭移動(dòng)

3、位置；為了減少設(shè)備的沖擊和振動(dòng)，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，設(shè)計(jì)了S型加減速算法調(diào)制脈沖輸出模塊，有效避免了水刀切割頭的急停急起；通過(guò)優(yōu)化逐點(diǎn)比較直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)算法，實(shí)現(xiàn)水刀的高速和高精度的切割，使得插補(bǔ)步驟更少，插補(bǔ)速度更快，插補(bǔ)精度可達(dá)±0.5個(gè)脈沖，同時(shí)有效減少了FPGA邏輯資源的消耗。
　　上層軟件部分是基于MFC框架設(shè)計(jì)的水刀切割控制程序，用戶進(jìn)行水刀切割之前，在AutoCAD軟件設(shè)計(jì)好切割物品的圖形并保存為DXF文件，裝載