摘 要
雕刻加工是一种传统的工艺，现代科技的发展，市场需求的增加，特别是现代制造业如模具工业等方面发展的需求，导致雕刻加工必须向自动化的方向发展。固高公司生产的GE系列运动控制器，其高速、高精度的技术水平适应雕刻加工发展的要求。
介绍了在运动控制中应用比较广泛的运动控制器的特点及其应用,并以基于固高GE-300-SV控制器开发的一个三轴同步运动控制系统为例,进一步对以运动控制器为核心的开放式运动控制系统进行研究和分析。控制器实现三维机械雕刻机的运动控制方法，包括控制系统结构、模块实现、插补运动、加减速控制等。对硬件部分和软件部分分别作了概述。软件部分主要介绍了固高运动控制卡动态连接库函数的使用和实现串口通讯的程序编制。针对高速雕刻提出了一种新的加速度优化控制算法，该算法将控制参数简化为三个，从而方便对噪声、动态误差、可靠性和工作效率的控制，实现高速高精度的细腻雕刻。论文中主要论述的是，GE系列运动控制器下的雕刻运动，及其雕刻流程。
关键词：运动控制器、插补运动、雕刻、优化控制
目 录
摘 要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1 国内外概况 1
1.2 运动控制器的发展现状与趋势 2
1.3 雕刻系统 3
1.3.1 雕刻技术的起源与发展 3
1.3.2 新型的雕刻技术 3
1.3.3 本次设计的雕刻系统 4
2 硬件系统 5
2.1 固高运动控制卡的特点 5
2.2 固高运动控制卡GE-300-SG 6
2.3 本次设计用到的GE-300-SG运动控制器的相关安装 6
2.3 执行部件—步进电机 7
2.3.1 步进电机的主要特点 7
2.3.2 步进电机原理说明 8
2.3.3 步进电机和交流伺服电机性能比较 12
2.3.4 步进电机的控制系统 13
2.3.5 雕刻系统步进电机的选择 14
2.3.6 应用中的注意点 16
2.4 硬件系统的总体描述 16
3 软件系统 18
3.1 雕刻程序的流程图 19
3.2 在Windows下Visual C++的使用 19
3.2.1 在Visual C++中生成工程文件 19
3.2.2 在Visual C++中的指令处理函数的声明和挂接 20
3.3 雕刻运动控制器的初始化及状态检测 20
3.3.1 雕刻运动控制器的初始化（见表1） 20
3.3.2 专用输入信号参数设置（见表2） 20
3.3.3 雕刻控制轴初始化（见表3） 21
3.3.4 雕刻控制轴实际位置设置（见表4） 21
3.3.5 雕刻运动控制器状态检测 23
3.3.6 雕刻控制轴状态寄存器 23
3.3.7 雕刻连续轨迹运动状态寄存器 24
3.3.8 雕刻连续轨迹运动 25
3.4 雕刻轨迹运动的轨迹描述 27
3.4.1 雕刻轨迹运动的轨迹描述 27
3.4.2 雕刻中执行缓冲区连续轨迹运动 28
3.5 雕刻系统的安全机制 29
3.5.1 雕刻中设置跟随误差超限自动停止 29
3.5.2 雕刻中设置输出电压饱和极限 30
3.5.3 雕刻系统限位状态处理 30
3.5.4 雕刻控制轴驱动报警处理 30
3.6 雕刻图形的程序 31
4 雕刻的控制策略 34
4.1 雕刻的控制算法 34
4.2 雕刻系统步进电机的加减速控制 37
4.3 雕刻系统中圆的插补 37
4.4 雕刻系统中步进电机的变速控制方法 38
4.5 雕刻运动中速度控制的实现 39
5 总 结 41
致 谢 42
参考文献 43
