ARM嵌入式数控旋压机床控制系统应用数控软件开发

3 ARM嵌入式数控系统数控软件 设计关键技术

　　嵌入式系统数控软件 包括嵌入式操作系统和嵌入式应用数控软件 。嵌入式系统的应用软件是实现整个嵌入式系统功能的关键。

　　3.1译码模块的分析与研究

　　3.1.1　数控系统中译码功能概述在数控系统中，零件的加工程序是以G代码、M代码等组成的一段段代码程序，每段程序表示一个零件外形几-M线条的加工或进行一些辅助功能的操作。所谓“译码”就是输入的数控加工程序按一定规则翻译成CNC装置中计算机能识别的数据形式，并按约定的格式存放在指定的译码结果缓冲器中。具体来讲，译码就是从数控加工程序缓冲器或MDI缓冲器中逐个读人字符，先识别出其中的文字码和数字码，再将具体的文字或辅助符号译出，最后根据文字码所代表的功能，将后续数字码送到相应译码结果缓冲器单元中。另外在译码过程中还要进行数控加工程序的错误诊断。数控加工的译码可由硬件线路来实现，也可以由数控软件 编程来实现I剐。

　3.1.2“G代码翻译模块”与“加工服务模块”之间的数据交换，“G代码翻译模块”与“加工服务模块”之间的数据交换是译码过程中最重要的一环，要首先定义他们共同的数据类型，以便在以后编程中运用。由于这些数据类型在G代码翻译模块与加工服务模块中都要使用，因此，要在公共模块中定义。

　　3.2 A轴液压控制系统设计

　　3.2.1 A轴液压控制系统总体规划

　　本文所设计的多功能旋压机床的A轴采用液压驱动，液压系统中的模拟信号通过PWM接口进行控制信号D／A转换，由控制器、位移传感器、伺服阀、液压缸组成一个闭环反馈系统唧(如图3所示)。

　　3.2.2  A轴液压控制系统程序设计

　　根据数控系统的要求，通过电液比例伺服阀控制速度，分快速定位S1、工进S2及精确定位S3只挡速度;位置由位移传感器反馈0.5~1.7V电压信号(对应于0~70mm行程)控制，按比例力一式进行检测，位置精度可通过实验数据调整系统参数获得。为防止零点漂移，旋轮停止时，将比例阀关闭，而不采用流量为零的控制方式。

　　3.3 圆弧运动程序设计

　　3.3.1 插补原理

　　直线与圆弧是构成工件轮廓的基本要素，但数控旋压机床的旋轮进给不能严格地沿直线或圆弧运动，只能用折线轨迹进行逼近。所谓插补功能就是系统能够根据进给速度的要求，在运动起点和终点之间计算出若干个中间点的坐标值去逼近直线或圆弧，使机床运动的轨迹逼近直线或圆弧。由于每个中间点的计算时间直接影响系统的控制速度，而插补中间点的计算精度又影响到整个CNC系统的精度，因此，插补算法对整个数控系统的性能指标至关重要。目前，应用的插*bg法分为两类：即脉冲增量插补算法和数字采样插补算法。而圆弧插补中，常用的插补为逐点比较法、最小偏差法、DDA法、直接函数法DFB、角度逼近法等。

　　3.3.2 圆弧运动插补

　　圆弧插补涉及的问题比较多，如圆弧的方向(顺圆、逆圆)、象限的区分等。目前圆弧插补算法己日趋成熟，如逐点比较法、DDA法、最小偏差法及其各种改进算法等。和逐点比较法相比，最小偏差法虽然要多计算两次偏差值，但可以明显提高插补精度，而且在现有的硬件条件下，计算速度完全可以满足生产要求。

　　最小偏差法基本原理如图4所示。将一个圆分成8卦限，规定在不同的象限，其进给方向不同。如逆时针插*ba,-t，在0卦限，进给方向只能为(+△y)或(-△x，+△y)。