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插补毕业设计 篇一：数控系统插补模块设计毕业设计论文 数控系统插补模块设计 序言 在数控机床加工过程中，刀具只能以折线的形式去逼近零件轮廓曲线，因此刀具的理论运动轨迹并不是严格的零件轮廓曲线，而是一条折线。为了实现轮廓控制，数控系统就必须在加工过程中实时地计算出满足零件形状和进给速度要求的介于这段折线起点和终点之间的所有中间点的坐标。这种实时计算就是插补计算，数学上称为“数据点的密化过程”，计算过程所使用的数学算法称为插补算法，而实现这种插补计算的系统模块就是插补模块。可见插补模块是整个数控系统软件中的一个极其重要的功能模块，它是整个数控系统实施进给加工运动的控制中心。本次毕业设计的研究内容就是设计出基于Windows操作系统的一种简易数控系统的插补模块。 为进行插补模块设计，首先需要解决插补线型和插补算法的选择问题。本次毕业设计选择直线和圆弧这两种基本数控线型，选择数字积分法来开发空间直线插补模块，选择逐点比较法来开发平面圆弧插补插补模块。 本文内容共分四章。第一章进行了课题任务分析和方案论证；第二章介绍了本系统的硬件组成和基本工作原理；第三章详细分析了数控基本线型的插补算法；第四章详细介绍了插补模块的程序实现以及实验论证的过程和结果。 第1章 课题分析与方案论证 1.1课题任务分析 1．插补线型的选择 目前实际工程零件的轮廓线型主要是直线和圆弧，也就是说，绝大多数机械零件的零件轮廓都是由直线和圆弧构成的，因此现代数控系统必须要提供直线插补模块和圆弧插补模块，以实现直线加工运动和圆弧加工运动的控制。本次毕业设计研究开发的数控插补模块也必须要针对直线和圆弧这两种基本数控线型。 2．插补算法的选择 插补算法直接影响到插补计算的计算速度和计算精度，进而直接影响到数控系统的控制精度和运动速度，因此合理地选择或设计插补算法是插补模块开发工作中的一个重要内容。目前人们已经设计开发了多种插补算法，这些算法各有优缺点。数字积分法（DDA）具有易于扩展坐标轴，实现空间曲线插补的优点，逐点比较法具有计算精度高、运算简单、易于程序实现的优点，因此本课题设计开发的直线插补模块选择DDA插补算法，以实现空间直线的进给运动控制，圆弧插补模块选择逐点比较插补算法。 1.2方案论证 本次毕业设计选择使用VC设计平台，并采用C语言+API系统函数的软件设计方案。这种设计方案具有以下特点。 1．插补计算的软件实现具有柔性高、易于升级的优点。 2．VC功能强大，无论是界面设计、文字处理、绘图还是数据库样样俱全。 3．C语言适合于编制面向底层的应用程序，特别适用于端口操作。 4．VC编译后得到的可执行文件的运行效率比较高。 在详细分析数控基本线型插补算法的基础上，本次毕业设计在VC环境中使用C语言编制出有关的插补程序模块和环境代码，随后再针对一台普通仪表车床进行程序控制，实际加工出一个机械零件，以验证本文工作的正确性。 第2章 系统组成和工作原理 2.1系统硬件的基本组成 本系统的硬件组成如图2-1所示，主要由计算机、数据输入/输出插卡、步进电机驱动器、步进电机、机械传动部分和机械执行机构等几部分构成。 计算机通过有关的控制计算（例如插补计算），生成相应的控制信号，并经数据输入/输出卡传送给电机驱动器，电机驱动器随后再驱动步进电机以及机械传动和执行机构进行相应的进给运动。 2.2 系统主要部件 2.2.1数据输入/输出卡 本系统的数据输入/输出卡采用AMPCI-9102通用数据采集控制板。AMPCI-9102是PCI总线通用数据采集控制板,可直接插入具备PCI插槽的工控机或个人微机，为用户提供单端16路/双端8路模拟量数据采集输入、4路12位模拟量电压信号输出，16位 TTL数字量输入和16位 TTL数字量输出等等功能。 本系统主要使用其数字输出功能。 1．WIN2000/XP环境下AMPCI-9102的安装 AMPCI-9102系统软件的安装过程如下。 （1）将AMPCI-9102卡插入到主机的某一PCI插槽内。 （2）启动Windows/2000或Windows/XP。 （3）当出现“添加新硬件向导”对话框时，将带有驱动程序的光盘放入光驱，并选择“下一步”；在随后出现的对话框中，选择或输入光盘的g:\ ampci-9102\ 102win2k\Pcisdk.inf文件，并依照相应提示完成驱动程序的安装。 注意： （1）如果同时插入两块AMPCI板卡，则这一步需安装两次，三块板卡时需安装三次，即插入几块板卡就需安装几次，这一过程主机均有提示。 （2）安装完成后，AMPCI.SYS自动拷贝到WINNT\system32\driver目录下；AMPCI.DLL自动拷贝到WINNT\system3