探讨拟合运动制约器设计与B样条曲线拟合前言

论文导读：运动制约测试程序及B样条曲线拟合程序等软件设计。并完成了相关功能的软硬件联调及测试。关键词：运动制约器论文数控系统论文DSP论文FPGA论文B样条曲线拟合论文本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。摘要5-6ABSTRACT6-11
摘要：运动制约器作为数控机床的核心部件，广泛运用于数控装备、机器人制约和自动化检测等领域。随着微电子及DSP（数字信号处理）技术的进展，以DSP和FPGA(现场可编程逻辑门阵列)为主控单元的嵌入式运动制约器正成为当前进展的重要方向。由此，探讨基于DSP和FPGA的运动制约器对数控加工高速、高精度的实现及我国数控加工水平提升有着重要的作用。本论文首先在比较了各种运动制约器设计案例的基础上，设计开发了一款以DSP6713和FPGA-A400为核心的多轴运动制约器；并详细讨论了DSP最小系统电路、FPGA模块电路、脉冲输出电路、编码器接口电路、HMI通信接口电路等硬件电路的设计。利用VHDL语言通过对FPGA的编程设计，在A400芯片中完成了地址译码电路、脉冲发生器、编码器反馈信号处理电路、串口通信等功能模块的设计，并重点讨论了串口通信案例设计、各子模块电路设计及仿真。详细浅析了当前运动制约系统常用插补算法的探讨近况及特点，针对数控系统在进行连续微线段加工时加减速频繁、运动速度缓慢、加工路径不连续等不足，提出了最小二乘3次B样条曲线逼近拟合算法。并通过拟合预处理选择满足条件的可拟合微直线段，保证拟合误差在限制范围内。仿真实例浅析表明，该算法能将大量的小直线段用少量的B样条曲线段逼近，在保证拟合精度的同时，提升了路径的光滑性。最后基于上面陈述的硬件电路及制约算法，完成了DSP与HMI通信处理程序、DSP的运动制约测试程序及B样条曲线拟合程序等软件设计。并完成了相关功能的软硬件联调及测试。关键词：运动制约器论文数控系统论文DSP论文FPGA论文B样条曲线拟合论文
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ABSTRACT6-11
第一章 绪论11-19

1.1 数控加工技术及其进展走势11-12

1.2 CAD/CAM/CNC 系统概述12-13

1.3 运动制约器的探讨近况13-14

1.4 数控插补技术概况14-17

1.4.1 传统数控插补近况及不足14-15

1.4.2 曲线插补技术探讨近况15-17

1.5 课题探讨目的及作用17

1.6 本课题的探讨任务17-19

第二章 系统案例设计19-23

2.1 运动制约器硬件设计案例选择19-21

2.

1.1 运动制约芯片选择19-20

2.

1.2 HMI 通信接口案例选择20-21

2.2 运动制约器案例总体结构21-22

2.3 运动制约器软件案例设计22

2.4 本章小结22-23

第三章 系统硬件电路设计与实现23-35

3.1 DSP 模块设计23-28

3.

1.1 DSP 的电源电路设计23-25

3.

1.2 DSP 电源监控与复位电路设计25-26

3.

1.3 时钟电路设计26

3.

1.4 JTAG 接口电路26-27

3.

1.5 DSP 的外部存储器扩展电路设计27-28

3.2 FPGA 模块设计28-29
3.

2.1 FPGA 电源模块设计28-29

3.

2.2 FPGA 配置模块设计29

3.3 FPGA 与 DSP 的连接29-30

3.4 通信模块接口电路设计30

3.5 脉冲输出电路设计30-31

3.6 编码器接口电路设计31-32

3.7 I/O 接口电路设计32-33

3.8 抗干扰处理和硬件调试33-34

3.9 本章小结34-35

第四章 FPGA 内部各功能模块设计35-44

4.1 FPGA 介绍35-37

4.

1.1 FPGA 结构原理35

4.

1.2 FPGA 设计流程35-37

4.2 地址译码模块电路设计37

4.3 串行通信模块电路设计37-42

4.

3.1 串行通信具体案例37-38

4.

3.2 通信模块与 DSP 接口电路设计38

4.

3.3 通信模块具体电路设计38-42

4.

3.4 串行通信模块电路仿真42

4.4 输出脉冲发生器模块设计42-43

4.5 FPGA 内编码器模块设计43

4.6 本章小结43-44

第五章 加工路径的 B 样条曲线拟合44-51

5.1 传统数控加工的不足44

5.2 B 样条曲线44-46

5.

2.1 B 样条曲线定义45

5.

2.2 CNC 中三次 B 样条曲线特点45-46

5.3 最小二乘 B 样条曲线拟合46-47

5.4 拟合数据点的选取准则47-48

5.5 B 样条曲线拟合流程48-49

5.6 实例浅析49-50

5.7 本章总结50-51

第六章 运动制约器软件设计与实现51-61

6.1 软件开发环境介绍51-53

6.

1.1 CCS 集成开发环境51

6.

1.2 DSP/BIOS 实时内核51-53

6.2 软件整体案例设计53-54

6.3 DSP 与 HMI 通信程序设计及实验验证54-57

6.

3.1 DSP 通信程序设计54-55

6.

3.2 主以制约器通信联机实验验证55-57

6.4 B 样条曲线拟合程序设计及仿真57-60
6.

4.1 B 样条拟合程序设计57-58

6.

4.2 仿真实验58-60

6.5 本章小结60-61
总结与展望61-63
参考文献63-66
攻读硕士学位期间取得的探讨成果66-67
致谢67-68
附件68