灯饰研磨机的数控系统设计

【摘要】随着工业加工数控技术的不断进步，生活装饰商品的加工越来越精细化、规模化和专业化。在众多的生活饰品中，水晶灯饰品以其质细透明，璀璨夺目的视觉效应越来越成为人们生活中的不可或缺装饰辅件。未来，水晶灯饰品加工产业将会快速发展、水晶产业将有广阔的市场前景。课题主要针对传统水晶饰品产业中水晶研磨机存在产品自动化程度不高、成品精度差、加工速度慢以及生产成本高等缺陷设计了一套高精度高稳定性的水晶灯饰品加工设备控制系统。该系统控制精度高、生产成本低、运行稳定并且用户可自主配置水晶灯饰品的加工类型，具有广泛的市场竞争力。课题通过对水晶灯饰品制作原理和加工工艺流程进行深入的研究分析，建立了系统总体需求分析和总体设计方案。首先，系统采用嵌入式微处理器STM32F103ZET6为核心控制单元，控制和协调水晶灯饰品粗磨、细磨和抛光三道工序的执行，通过控制器外围设备的设计，搭建了模块化系统硬件平台。其中，电源模块为整个系统正常工作提供电源；人机交互模块用于加工参数输入和加工操作内容的反馈输出显示；数据存储模块用于工件工艺参数的存储和读取；电机控制模块用于发送电机控制信号，协调灯饰加工机床上7台步进电机完成同步加工动作；输入输出I/O控制模块用于接收和发送机床外围设备的控制信号，包括8个传感器输入信号和7个阀门输出信号。其次，系统采用模块化软件编程方式，编写完成各个模块的功能代码，完成整机功能的实现。最后对整机系统分模块进行了调试验证工作，验证了各个功能模块的正确性，保证了整机系统性能的稳定。相比传统的水晶研磨加工系统，系统在电机的控制精度和产品的加工速度上都有明显的改善。在电机加减速曲线选择方面，深入研究电机各种加减速曲线的控制，仔细比较各种控制曲线的优缺点及编程难易程度，确定了以S型加减速曲线为系统步进电机加减速曲线的控制方案，有效地改善了电机运行的平稳性，较大幅度提高了机床的加工速度。在电机运行精度控制方面，系统采用编码器配合步进电机控制的方案，以达到伺服系统的闭环反馈效果，不仅有效地控制了系统成本，而且保证了系统较高的产品加工精度。经过不断地测试验证，系统运行稳定、产品精度精细、显著提高了生产效率、适用于工业生产，系统已实现批量生产，成功推向市场。
【作者】周以亮；
【导师】李训根；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，集成电路工程，2014，硕士
【关键词】水晶饰品；STM32；数控技术；电机控制；

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