数控冲床送料系统主要用于与冲床实现配套,在冲孔过程中按照程序设定控制板料移动和冲床冲孔,实现冲孔的高度自动化。自动送料机构作为冲压加工生产实现自动化的最基本的要求,它的自动化程度高低,直接影响着冲压生产效率以及冲压生产整体自动化水平,只有其自动化程度与冲压设备相匹配甚至高于冲压设备,才能够实现冲压生产的完全自动化。 嵌入式系统是继IT网络技术之后,又一个新的发展方向,由于嵌入式系统自身的优点,现在已经广泛应用到军事国防、消费电子、工业控制等各个领域。随着电子、计算机、自动控制以及精密机械与测试技术的不断提高和发展,自动送料装置也在随着数控机床的发展而在迅速发展和演变。而随着嵌入式微处理器的发展,嵌入式系统也开始运用到数控冲床自动送料系统中来。 本文采用目前广泛使用的32位ARM微处理器,Samsung公司基于ARM920T的S3C2440A作为系统的主控制器,该处理器主要面向嵌入式设备,具有性价比高、功耗低的特点,并且在嵌入式Linux操作系统下可移植性好,具有较强的控制能力和丰富的片内资源。该系统能实现数控冲床的自动送料,软硬件结构简单,定位精度高,操作简单方便,具有良好的人机界面。论文首先根据生产实际要求和控制系统设计原则,确定了送料系统的软硬件总体设计方案。硬件方面,在S3C2440A的基础上扩展了NANDFlash、NORFlash、SDRAM、LCD触摸屏模块,并设计了X、Y轴电机及其驱动电路。软件方面,选用Linux操作系统,在此基础上构建了嵌入式Linux开发环境,实现了Bootloader、Linux内核、YAFFS根文件系统的移植,选用Qt/Embeded设计系统的操作界面,给出了系统各个模块的程序设计,包括人机界面、速度预处理、插补模块和电机控制部分,文章对系统的软硬件的抗干扰技术也专门做了介绍。随后,文章还介绍了积分分离的PID控制算法,并通过使用matlab对电机控制进行仿真,验证了该算法的可行性。 文章在最后对整个设计进行了总结和展望,指出了系统存在的问题和一些可以改进的地方。
上传时间: 2013-06-28
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自动开袋机是一种比较复杂的机电一体化缝纫机械,用于加工服装口袋,与常规手动开裁缝制口袋相比,具有高效率、高品质、高精度的优势,越来越受到服装厂青睐。自动开袋机控制系统的研究可满足市场对此的需求。 论文根据对自动开袋机的机械结构、电气系统、缝制过程及工艺实现进行分析,提出一种基于ARM9处理器S3C2410和嵌入式WinCE操作系统的控制方案,随后进行了硬件设计、气动控制系统设计以及软件设计。系统的硬件电路部分,论文根据开袋机动作要求及处理器情况,进行了最小系统、电源模块、串口接口、I/O扩展接口、液晶屏显示接口等电路设计。气动控制系统部分,论文进行了满足动作要求的气动元件选型以及系统气动回路设计。系统的软件设计部分,分析了系统启动代码的实现方法,对WinCE操作系统进行定制,并基于EVC开发出应用程序(含用户图形界面)部分。论文最后,进行了系统调试工作,并对课题进行总结和展望。 论文设计的自动开袋机控制系统基于WinCE操作系统,人机界面简洁美观,操作方便,机器功能比较完善,性能好。在研究过程中,对传统的开袋机定位方式进行改进,软件方面考虑到优化性设计。
上传时间: 2013-04-24
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电火花线切割加工是一种高精度和高柔性的加工方法,在模具制造、成形刀具加工、难加工材料和精密复杂零件的加工等方面得到了广泛的应用。数控系统是数控机床的核心,开发出低成本、高效率的开放式电火花线切割加工数控系统具有十分重要的现实意义。 本文首先提出了基于ARM及嵌入式Linux的往复走丝电火花线切割数控系统的开发方案。采用ARM微处理器+AVR单片机接口电路作为电火花线切割数控系统的硬件平台。 通过构建2.6内核版本的嵌入式Linux系统,并将嵌入式GUI解决方案QtopiaCore4移植到该系统,建立了交叉编译环境,在此基础上成功地开发了高速走丝电火花线切割加工数控系统软件原型,并设计了单片机接口电路,使用C语言编写了相应的控制程序,实现了数控轴驱动步进电机的控制。 最后,本文建立了数控系统的调试环境,并对开发的数控系统软件进行了联机调试、系统软件测试和实例加工。测试和实例加工结果表明,基于ARM和嵌入式Linux的电火花线切割加工数控系统技术途径的可行性,并实现了预期的数控功能。
上传时间: 2013-04-24
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目前在各行各业中应用种类繁多的测量仪器随着仪器性能指标要求的逐渐提升以及功能的不断拓展,对仪器控制系统的实时性和集成化程度等性能的要求也越来越高。目前发展的趋势是开放式、集成度向芯片级靠拢的高实时性仪器。针对目前传统的系统设计存在着功能简单、速度慢、实时性差、对数据的再加工处理能力极为有限等问题,本文根据课题需要提出了一种基于ARM+FPGA架构的高速实时数据采集嵌入式系统方案,应用在小功率半导体测量仪器上。方案采用三星S3C2410的ARM处理器进行管理控制,处理数据,界面显示;Altera公司的Cyclone系列的1C12 FPGA器件用来进行高速数据采集,提高了系统的实时性和集成化程度。 本文首先给出了ARM+FPGA架构的总体设计。硬件方面,简要讨论了ARM处理器的特点和优势,FPGA在高速采集和并行性上的优势,给出了硬件的总体结构和主要部件及相关接口。软件方面,研究了基于嵌入式Linux的嵌入式系统的构建和BootLoader的启动以及内核和根文件系统的结构,构建了嵌入式Linux系统包括建立交叉开发环境,修改移植BootLoader和裁减移植Linux内核,并且根据课题实际需要精简建立了根文件系统。 为了满足测量仪器的实时性,设计了ARM与FPGA的高速数据采集接口。进行了FPGA内部与ARM接口相关部分的硬件电路设计;通过分析ARM与FPGA内部时序的差异,针对ARM与FPGA内部FIFO时序不匹配的问题,解决了测量仪器中高速数据采集与处理速度不匹配的问题。接着,通过研究Linux设备驱动基本原理和驱动程序的开发过程,设计了Linux下的FPGA数据采集接口驱动程序,并且实现了中断传输。使得FPGA芯片通过高效可靠的驱动程序可以很好的与ARM进行通讯。 最后为了方便用户操作,进行了人机交互系统的设计。为了降低成本和提高实用性利用FPGA芯片剩余的资源实现了对PS/2键盘鼠标接口的控制,应用到系统中,大大提高了人机交互能力;通过比较分析目前比较流行的几种嵌入式GUI图形设计工具的优缺点,结合课题的实际情况选择了MiniGUI作为课题图形界面的开发。根据具体要求设计了适合测量仪器方面上使用的人机交互界面,并且移植到了ARM平台上,给测量仪器的使用提供了更好的交互操作。 本课题完成了嵌入式Linux开发环境的建立,针对课题实际硬件电路设计修改移植了bootloader,裁减移植了内核以及根文件系统的建立;设计了FPGA内部硬件电路,解决了接口中ARM与FPGA时序不匹配的问题,实现了ARM与FPGA之间的高速数据采集;设计了高速采集接口在嵌入式Linux下的驱动程序以及中断传输和应用程序;合理设计了适合测量仪器使用的人机交互界面,并巧妙设计了PS/2键盘鼠标接口,进一步提高了交互操作。
上传时间: 2013-06-21
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表面粗糙度是机械加工中描述工件表面微观形状重要的参数。在机械零件切削的过程中,刀具或砂轮遗留的刀痕,切屑分离时的塑性变形和机床振动等因素,会使零件的表面形成微小的蜂谷。这些微小峰谷的高低程度和间距状况就叫做表面粗糙度,也称为微观不平度。表面粗糙度的测量是几何测量中的一个重要部分,它对于现代制造业的发展起了重要的推动作用。世界各国竞相进行粗糙度测量仪的研制,随着科学技术的发展,各种各样的粗糙度测量系统也竞相问世。对于粗糙度的测量,随着技术的更新,国家标准也一直在变更。最新执行的国家标准(GB/T6062-2002),规定了粗糙度测量的参数,以及制定了触针式测量粗糙度的仪器标准[1]。 随着新国家标准的执行,许多陈旧的粗糙度测量仪已经无法符合新标准的要求。而且生产工艺的提高使得原有方案的采集精度和采集速度,满足不了现代测量技术的需要。目前,各高校公差实验室及大多数企业的计量部门所使用的计量仪器(如光切显微镜、表面粗糙度检查仪等)只能测量单项参数,而能进行多参数测量的光电仪器价格较贵,一般实验室和计量室难以购置。因此如何利用现有的技术,结含现代测控技术的发展,职制出性能可靠的粗糙度测量仪,能有效地降低实验室测量仪器的成本,具有很好的实用价值和研究意义。 基于上述现状,本文在参考旧的触针式表面粗糙度测量仪技术方案的基础上,提出了一种基于ARM嵌入式系统的粗糙度测量仪的设计。这种测量仪采用了先进的传感器技术,保证了测量的范围和精度;采用了集成的信号调理电路,降低了信号在调制、检波、和放大的过程中的失真;采用了ARM处理器,快速的采集和控制测量仪系统;采用了强大的PC机人机交互功能,快速的计算粗糙度的相关参数和直观的显示粗糙度的特性曲线。 论文主要做了如下工作:首先,论文分析了触针式粗糙度测量仪的发展以及现状;然后,详细叙述了系统的硬件构成和设计,包括传感器的原理和结构分析、信号调理电路的设计、A/D转换电路的设计、微处理器系统电路以及与上位机接口电路的设计。同时,还对系统的数据采集进行了研究,开发了相应的固件程序及接口程序,完成数据采集软件的编写,并且对表面粗糙度参数的算法进行程序的实现。编写了控制应用程序,完成控制界面的设计。最终设计出一套多功能、多参数、高性能、高可靠、操作方便的表面粗糙度测量系统。
上传时间: 2013-04-24
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液位是工业生产中常见的测量参数,化工、石油、污水处理等各类工厂企业都要进行液位测量。目前,液位检测技术飞速发展,新的液位测量仪表量程大、精度高、功能全,我国新型液位仪表大多依靠进口。由于超声波测量液位具有非接触测量、可测低温介质、能够定点和连续测量等优点,近年来,超声液位测量技术取得了长足的进步,己成功应用于江河水位、化学和制药工业、食品加工、罐装液位等多种领域。 本文研制的是基于ARM的超声波液位计。传统的超声波液位计一般使用8位的单片机作处理器,采用电子元件捕捉到超声波回波信号后产生中断,判断超声波的传播时间。本文提出了使用32位ARM芯片做处理器,采用数字信号处理的方法来判断超声波传播时间的设计方案。 本文使用高性能的ARM7TDMI-S内核的芯片LPC2119作为系统的运算控制器,加强了系统对超声波回波信号的处理能力;使用A/D转换器将回波信号转换为数字信号,采用数字滤波处理信号,利用数值处理来判断超声波回波信号的起始点,提高了液位的测量精度;采用单换能器收发一体式电路设计,简化了液位的计算;利用LPC2119芯片内部的CAN总线控制器设计了CAN总线通信接口;选用一线式数字温度传感器DSl8820进行温度补偿,避免了由于环境温度的变化而产生的测量误差。ARM芯片丰富的内部资源和I/0口线有利于今后扩展功能,升级系统。本超声波液位计使用方便,精度高,能满足工业生产中的要求。
上传时间: 2013-04-24
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传统的家电采用各自独立的工作模式,不同家电之间无法通信,这样就不能有效地安排各种家电协同工作,容易造成浪费。同时它们无法自动获取外界的信息,人们无法对其进行远程操作,难以满足现代生活的需求。所以开发智能化的家电及其控制系统己成为当前的研究热点。 传统的电话只能进行语音通信,它存在利用率低、功能有限和安全性不好等缺点。近年来,以ARM为代表的高性能专用微处理器的出现,以及Linux、Windows CE等操作系统的完善,使嵌入式技术迅速发展,这为智能IP电话的研发提供了软硬件基础。 现阶段家庭网关接入互联网的方式主要为有线接入,因为这种方式网络性能比无线隐定,延时性相对要小,用它来远程控制智能家电比无线网要安全可靠。要实现智能家电的网络化,如果采用PC机进行直接进行控制,或者让每台家电接入网络,这样成本很高,不利于一般家庭的普及。 为此,笔者采用基于.ARM9芯片、Windows CE 4.2嵌入式操作系统的IP电话作为家电的控制中心,智能家电采用ARM9芯片和linux2.4操作系统。各个智能家电与IP电话采用串口进行通信,IP电话采用网口与因特网通信。这样可以大量的降低成本,而且通信方式比PLC和蓝牙通讯技术更安全可靠。 本文以IP电话与智能家电互联为切入点,结合ARM、嵌入式Linux和网络技术,设计出一种较为完善的IP电话与智能家电的控制系统。采用这种方式,使智能家电集电脑、电信和消费类电子产品的特征于一体,让家电具有信息的获取、加工、传递等功能,提供全方位的信息交换,帮助家电与外部保持信息交流畅通,这样可以优化人们的生活方式,节约能源费用资金。 笔者完成了系统硬件和软件设计,并进行了调试,验证了所设计系统的有效性和实用性。并力争将其拓展成为完善的智能家电控制系统。
上传时间: 2013-04-24
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数控机床是现代制造系统的基础和核心,而先进的数控技术是解决机床制造业持续发展的关键。随着嵌入式系统、微计算机技术和集成电路的迅速发展,高性能的32位CUP开始普及。它执行速度快、功能强大,在中、低档数控系统中已经完全可以替代PC机及8位单片机,获得更大的价格和技术优势。本文旨在打破传统基于PC机及8位单片机的数控系统,研究并设计一种基于ARM的32位嵌入式机床数控系统。 本文设计了基于ARM内核的嵌入式机床数控系统,并给出了硬件设计方案、软件程序设计思想及相应设计。硬件部分选用是日本NOVA电子有限公司研制的DSP运动控制专用芯片MCX314AL,作为数控装置电机的驱动芯片,其性能优良、接口简单、编程方便、工作可靠,给运动控制带来极大方便。采用ARM微处理器STR710负责控制MCX314AL、外围逻辑电路的管理及后台任务的实现。系统软件平台采用源代码公开的嵌入式实时操作系统uC/OS-Ⅱ,对数控系统软件模块的任务进行划分,并根据其实时性要求赋予不同优先级,采用基于优先级的抢占式调度算法,设计了任务间的通信方式及中断事件的响应,使该数控系统具有良好的实时性和稳定性,可以满足高精度加工的要求,同时也具有良好的人机界面和网络支持。
上传时间: 2013-05-25
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近年来,随着计算机技术、通信技术、集成电路技术和控制技术的发展,在线切割系统中实现加工的现代化、安全化,提高加工精度等要求,促使了线切割系统嵌入式化成为未来机床发展的趋势。 将嵌入式技术引入机床控制,是当前嵌入式线切割系统研究开发的热点。本文提出以32位嵌入式计算机为主控设备,讨论了嵌入式计算机系统和步进电机模块相结合在嵌入式线切割系统中的研究和应用情况。 在硬件方面选用S3C2410芯片用于主控制设备,连接用于存储的64MBNandFlash、64MB SDRAM,以及一块用于控制显示240×320大小的TFT LCD显示触摸屏和步进电机模块。 在软件方面完成了Windows CE在嵌入式S3C2410处理器上BSP的定制与开发,着重分析了系统启动的过程,并成功实现了Windows CE在S3C2410上的移植。通过分析,在Windows CE上实现了嵌入式线切割系统的管理模块,在控制模块方面,完成了采用RS485串口通信模块与步进电机控制模块相结合,实现了对设备的控制。
上传时间: 2013-07-31
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二十世纪九十年代以来,随着嵌入式系统的蓬勃发展,嵌入式技术开始渗透到数控领域,传统数控技术与嵌入式技术相结合,新型嵌入式数控技术进入一个高速发展的阶段。激光切割由于具有切割尺寸质量好、速度快、精度高、效率高等优点,在工业数控系统中具有非常广泛的应用。基于嵌入式的激光切割数控系统是嵌入式技术在激光切割应用中新的探索,对于激光加工工业有着重要的意义。本文以ARM与R8C为平台,对以激光切割为应用的嵌入式数控系统的设计进行了研究。 本文介绍了嵌入式数控系统的原理、体系结构和硬件组成以及激光切割和原理、发展和特点,然后从硬件和软件两个方面对系统的具体设计进行了研究。介绍了上位机ARMS3C44B0和下位机R8C/17的特点,执行机构步进电机的控制原理,对外围设备相关设计进行了研究,包括上位机ARM S3C4B0的串口通信、LCD显示、触摸屏的设计,已及下位机R8C/17的串口通信与对步进电机的控制。介绍了嵌入式操作系统UC/OS-II的原理及特点,UC/GUI的特点及应用。对系统各功能模块的软件设计进行了研究,包括嵌入式操作系统上任务的设计和通讯、系统人机界面的设计。研究了两种激光切割路径的算法,包括通用的来回扫描切割算法以及作者研究的实际路径切割算法。
上传时间: 2013-07-22
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