跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(44.222.189.51) 您好!臺灣時間:2024/05/24 19:36
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:林威志
研究生(外文):Wei-Chih Lin
論文名稱:FPGA-Based 雕刻機控制系統設計
論文名稱(外文):FPGA-Based Positioning System Design for Caving Machine
指導教授:賴秋庚
指導教授(外文):Chiu-Keng Lai
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
系所名稱:電子工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:70
中文關鍵詞:CNC (Computer Numerical Control)FPGA-based系統CAM/CAD (Computer Aided Manufacture /Computer Aided Design)系統NC (Numerical Control)加工碼DDA (Digital Differential Analyzer)控制器步進馬達
外文關鍵詞:CNC (Computer Numerical Control)FPGA-basedCAM/CAD (Computer Aided Manufacture /Computer Aided Design)NC (Numerical Control) codeDDA (Digital Differential Analyzer)stepping motor
相關次數:
  • 被引用被引用:2
  • 點閱點閱:457
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本研究進行三軸CNC (Computer Numerical Control)雕刻機定位控制系統設計,數位控制器是以FPGA-based系統為主要的架構。雕刻機之運動軌跡乃藉由CAM/CAD (Computer Aided Manufacture /Computer Aided Design)系統產生NC (Numerical Control)加工碼,接著使用吾人自行設計的人機介面轉檔程式進行速度曲線的規劃與自訂格式之二進制檔的儲存,並以USB (Universal Serial Bus)為傳輸的媒介,將速度控制命令透過USB控制IC依序傳送至FPGA (Field Programmable Gate Array)。最後利用FPGA實現其DDA (Digital Differential Analyzer)控制器,並搭配速度控制器與電流控制器產生電流控制訊號來驅動三軸步進馬達,使其完成雕刻的動作。
In this study, we focused our electrical system design on realizing the motion facility of the 3-axis CNC (Computer Numerical Control) carving machine with FPGA-Based positioning system. The motion system accepts the pulse command from USB (Universal Serial Bus) storage which stores the route planned by the human machine Interface. The NC (Numerical Control) code created by CAM/CAD (Computer Aided Manufacture/Computer Aided Design) system is converted into binary form and used as the commands sent to motion controller. Motion controller is based on the technology of DDA (Digital Differential Analyzer), and speed control module, current control module are realized by FPGA (Field Programmable Gate Array) chip. Finally, a 3-axis CNC carving machine with ball screw and stepping motor based drive is built to the positioning.
中文摘要.....................I
英文摘要.....................II
目錄.....................III
圖目錄..............................V
表目錄.............................VIII
第一章 緒論....................................1
1.1 前言................................................1
1.2 研究動機.............................................2
1.3 研究方法.............................................3
1.4 內容大綱.............................................5
第二章 三軸運動平台設計....................................6
2.1 三軸運動機構..........................................6
2.2 步進馬達運動方程式.....................................8
2.3 驅動器模組...........................................12
第三章 人機介面設計.......................................16
3.1 CAM/CAD系統.........................................16
3.1.1 GM Code簡介.......................................16
3.1.2 切削路徑規畫.......................................17
3.2 人機介面............................................20
3.2.1 速度曲線規劃......................................21
3.2.2 檔案格式..........................................25
第四章 運動控制器設計....................................27
4.1 系統架構............................................27
4.2 USB資料之傳遞 ....................................28
4.3 控制器設計...........................................29
4.3.1 Altera FPGA架構...................................32
4.3.2 周邊功能擴充.......................................35
4.4.3 DDA插值演算法......................................36
4.4 數位電路設計.........................................39
4.1.1 I/O位址解碼器......................................40
4.4.2 中斷(Interrupt)信號產生器...........................40
4.4.3 DDA控制器..........................................41
4.4.4 延遲啟動Dead-time電路..............................45
4.4.5 電流控制器模組.....................................47
第五章 模擬與實驗驗證.....................................50
5.1 運動路徑軌跡驗證......................................50
5.2 電流控制器實作驗證....................................54
5.3 雕刻機機台應用驗證....................................60
第六章 結論..............................................63
參考文獻.................................................65
附錄一...................................................69

[1]陳譽文,五軸CNC曲面加工原理之研究,碩士論文,國立中正大學機械系,89年。
[2]張育誠,混合並聯式五軸工具機PC-Based CNC系統設計與實現,碩士論文,國立成功大學製造工程研究所碩士班,92年6月。
[3]曹國昌,FPGA為基礎之微步進馬達模糊電流控制器設計,碩士班論文,長庚大學電機工程研究所,92年7月。
[4]石富元,以USB實現步進馬達控制,碩士論文,國立交通大學電機與控制工程系,92年6月。
[5]黃振瑋,DSP-based線切割放電加工機CNC控制系統之設計與開發,碩士論文,華梵大學機電工程研究所,92年6月。
[6]夏恒泰,CNC工具機加工性能最佳化系統之研究與開發,碩士論文,中原大學機械工程研究所,93年6月。
[7]何若愚,應用於四足機器步進馬達控制器之FPGA實現,碩士論文,國立高雄第一科技大學,電腦與通訊工程所,94年6月。
[8]莊富強,DSP-Based 高性能步進馬達控制器之研製,碩士班論文,雲林科技大學,電機工程系碩士班,95年7月。
[9]黃弘欽,五軸虛擬工具機系統之技術研究,博士論文,國立中正大學機械工程所,96年7月。
[10]Calabrese F., Celentano G.., “Design and realization of a STEP-NC compliant CNC embedded controller”, IEEE Conference on Emerging Technologies & Factory Automation, 2007. pp.1010-1017, Sept. 2007.
[11]B. C. Kuo and F. Golnaraghi, Automatic Control System, 8th ed., 2004.
[12]陳銘昌,複合型步進馬達參數分析之研究,博士論文,元智大學電機工程學系,92年。
[13]賴秋庚、林銘鴻、林威志、蔡青哲、賴仁傑,”PC-based 三軸定位控制研究”,Chin-Yi Journal, vol. 25, pp. EI27-EI42, Dec. 2007。
[14]何昆霖,架構在嵌入式XP作業系統與FPGA的運動控制器系統設計,碩士論文,勤益技術學院資訊與電能研究所,94年7月。
[15]詹世朗,智慧型NC工具機人機介面系統設計,碩士班論文,國立高雄應用科技大學模具工程系,94年7月。
[16]張耀仁,”C++ 程式設計”,初版,碁峰資訊,民國93年8月。
[17]蔡孟凱,雷穎傑,黃昭維,陳錦輝,陳正凱,“C++ Builder 6完全攻略”,金禾資訊股份有限公司,民國93年11月。
[18]Alberto Bellini, Carlo Concari, Giovanni Franceschini, and Andrea Toscani, “Mixed-Mode PWM for High-Performance Stepping Motors,” IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 54, NO. 6, pp. 3167-3177, DECEMBER 2007.
[19]Marc Bodson, Jeffrey S. Sato, and Stephen R. Silver, “Spontaneous Speed Reversals in Stepper Motors,” IEEE TRANSACTIONS ON CONTROL SYSTEMS TECHNOLOGY, VOL. 14, NO. 2, pp. 369-373, MARCH 2006.
[20]Chiu-Keng Lai, Wei-Chih Lin, Sheng-Yuan Dai and Ching-Feng Chen, “FPGA-based Embedded System Design for Motion Controller,” Proceedings of 2008 CACS International Automatic Control Conference, Nov. 21-23, 2008.
[21]C. Y. Chen, P. S. Liao, C. C. Cheng, G. F. Jong, “Design and Implementation of Real-time NURBS Interpolator for Motion Control”, IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications, 2007, Harbin, pp. 426-431, May 2007.
[22]Carlos Giron, Francisco Javier Rodriguez, Francisco Huerta, Emilio Bueno, “Implementing high speed communication buses for a FPGA-DSP architecture for digital control of power electronics,” IEEE International Symposium on Intelligent Signal Processing, 2007. WISP 2007. pp. 1 – 6, Oct. 3-5, 2007.
[23]趙平峽,以DSP為基礎具USB 2.0通訊界面之多軸運動控制卡原行之研發,碩士論文,國立中山大學電機工程學系,民國91年6月。
[24]Cyclone II Device Handbook, Volume 1, Altera Corporation, v3.1, February 2007.
[25]Introduction to Quartus II, Altera Corporation, Version 6.0, May 2006.
[26]Serial Configuration Device (EPCS1& EPCS4) data sheet, Altera Corporation, ver 1.1, March 2003.
[27]K9XXG08UXM data sheet, Samsung Electronics, Rev 0.6, June 2006.
[28]Chiu-Keng Lai and Ching-Feng Chen, “Altera Cyclone II FPGA-based PCI Control Card Design,” Proceedings of the Third Intelligent Living Technology Conference, pp. 1431-1436, Jun. 6, 2008.
[29]鐘國峰,NURBS 與 DDA 插值器在運動控制上的整合設計,碩士論文,國立中山大學機械與機電工程學系,民國93年七月。
[30]C. Y. Chen, P. S. Liao, C. C. Cheng, G. F. Jong, “Design and Implementation of Real-time NURBS Interpolator for Motion Control”, IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications, 2007, Harbin, pp. 426-431, May 2007.
[31]陳清鋒,PC-based線性馬達可變結構控制系統設計,碩士論文,國立勤益科技大學電子工程系,97年8月
[32]張智星,MATLAB 程式設計與應用,二版,清蔚科技公司,民國89年11月。

連結至畢業學校之論文網頁點我開啟連結
註: 此連結為研究生畢業學校所提供,不一定有電子全文可供下載,若連結有誤,請點選上方之〝勘誤回報〞功能,我們會盡快修正,謝謝!
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top