嵌入式系统在数控机床运行状态监控中的应用研究

本论文在国家“八五”“九五”科研课题期间研制出的数控测试系统的基础上,根据目前科学技术的发展现状和发展趋势,分析了前期测试系统的优缺点,提出了相应的改进方案,研究了基于嵌入式系统的远程状态测试技术。 本文设计了基于嵌入式的数控机床远程运行状态监控系统。通过实时检测数控机床运行的多项参数,利用网络实现了远程监控。根据检测数控机床各轴的位置,实现远程三维加工过程实时再现。同时,根据数控系统反馈的位置坐标,分析了数控系统误差对加工工件影响程度的大小。 在嵌入式系统的开发中,重点研究了数字采样接口和模拟采样接口、温度采集模块、远程通讯接口及通讯协议几个模块。在数字采集接口电路模块中采用高效专用计数芯片,使测试系统在高效、高速、集成度和可靠性等方面有了明显改善,提高了测试系统的抗干扰能力;模拟采集接口电路模块主要采集数控系统上电机的动态性能参数如电压、电流等信号,实现对伺服电机进行监测。温度补偿是数控机床的发展趋势,故本嵌入式检测系统对机床重点部位进行温度采集,实现对机床温度进行实时监控。在嵌入式系统中扩展网络控制器,使之具备与远程计算机通信的能力。 信息平台使用OpenGL开发了三维显示界面,用来显示四轴联动数控机床的加工路径。嵌入式系统通过对机床编码器的输出脉冲进行计数,获得各轴的位置,再通过网络发送给远程的信息平台,信息平台则把得到的脉冲值转换成机床的位置坐标,然后显示在构建好的三维坐标系中。远程三维显示较好的监控了数控加工的过程。在获得机床坐标的基础之上,通过建立数控系统误差对加工工件影响的数学模型,从理论和实际分析了数控系统误差对加工工件的影响程度的大小。