XY步进电机控制系统课程设计报告

机电系统综合设计报告平面 XY步进（伺服）数字控制设计院系名称机械与储运工程学院机械与储运工程学院专业班级机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 0909- -3 3 班班 I 摘摘要要本次机电系统综合设计要求通过计算机高级编程语言实现对步进电机的运动控制来进行控制，以达到对机电一体化知识的巩固提高及综合运用。本报告详细讲述了 GT 运动控制的硬件和软件环境，阐述了 GT 系统运动控制器的控制原理，数控技术中逐点比较法的插补原理，图像二值化原理，图形轮廓提取四邻域法原理，以及这些原理在本次机电系统综合设计中的具体应用和实现方法。介绍本小组制作 NL（No Limited）步进电机控制系统的界面和原理，让读者在一定程度上了解数控技术，图像处理技术以及其他方面的相关内容。关键词关键词步进电机；步进电机；C C 语言语言；二值化；二值化 II 目录摘要 . I 第 1 章设计目的及要求 1 1.1 设计目的 . 1 1.2 设计要求 . 1 第 2 章设计的软硬件环境 2 2.1 设计系统硬件环境 . 2 2.2 设计系统软件环境 . 2 第 3 章设计原理 3 3.1 电机驱动使能及驱动 . 3 3.1.1 运动控制卡的初始化 3 3.1.2 对专用输入信号参数进行设置 3 3.1.3 运动控制轴的初始化 3 3.2 单轴运动 . 4 3.3 多轴运动 . 5 3.4 图像的二值化轮廓提取 . 6 3.5 轮廓绘制 . 7 第 4 章设计方案及具体实施 8 4.1 总体设计方案 . 8 4.2 运动控制的初始化以及测试 . 9 4.2.1 运动控制的初始化 9 4.2.2 运动测试 10 4.3 几何图形加工的程序实现方法 . 10 4.3.1 直线加工的程序实现方法 10 4.3.2 圆弧以及椭圆弧加工的程序实现方法 11 4.4 图形轮廓加工的程序实现方法 . 11 4.4.1 笔头位置调整方法 11 4.4.2 图像二值化及轮廓提取方法 12 4.4.3 图像数据处理及轮廓加工方法 13 第 5 章设计结果与分析 14 5.1 任务完成情况以及设计优缺点 . 14 5.1.1 优点 14 5.1.2 缺点 14 5.2 困难及解决 . 14 III 第 6 章设计总结 .16 附录 A 机电设计日志 .17 附录 B 设计成果（加工的曲线图，轮廓图，软件设计界面） .18 1 第第 1 章章设计目的及要求设计目的及要求 1.1 1.1 设计目的设计目的本次机电系统综合设计要求以 GT 系列运动控制器为核心，以计算机语言为控制手段，通过计算机与运动控制器相互通信，对其进行运动的初始化，运动过程的控制来实现运动控制器两轴和笔架的运动，并绘制简单的几何图形如直线、圆、椭圆等，以及绘制通过计算机程序图形识别、轮廓识别处理后的图像。 1.2 1.2 设计要求设计要求利用 GT 系列运动控制器和 GXY 系列运动平台，在 windows 下用 VB 语言实现平面 XY 的数字加工控制。基本要求如下编写 GT 系列运动控制器和 GXY 系列运动平台的初始化程序，通过初始化程序可实现系统的复位；编写平面 X、Y 的驱动程序以控制 X、Y 方向的运动；编写插补算法以实现平面四象限的直线，顺、逆圆，顺、逆椭圆，以及圆弧和椭圆弧简单的几何图形绘制；编写控制程序以实现任意图像的轮廓提取，并对提取的轮廓数据进行处理，将轮廓数据转化为对二维伺服数据控制机床的驱动代码，利用伺服驱动函数库实现在该设备上的轮廓加工；实现以上加工图形的绘制时必须在图形绘制中实现抬笔落笔的控制盒超界判断。 2 第第 2 章章设计的软硬件环境设计的软硬件环境 2.1 2.1 设计系统硬件环境设计系统硬件环境本次机电系统综合设计所采用的GT 运动控制器主要用于对机械传动装置的速度、位置进行实时的控制管理，使运动部件按照预期的轨迹和规定的运动参数完成相应的动作。运动控制系统为开环控制系统。 GT 系列运动控制器机械本体采用模块化拼装，其主体由两个直线运动单元（X、 Y 两直线运动轴）组成。每个直线运动单元主要包括工作台面、滚珠丝杠、导轨、轴承座、基座、伺服电机等部分。为实现运动对平台运动轨迹的记录，GT 运动控制器还配备了由继电器控制上下运动的笔架，来进行图形的绘制。 2.2 2.2 设计系统软件环境设计系统软件环境本次机电系统综合设计，通过计算机高级语言C 实现对运动控制器运动参数、运动方式的计算和控制。本小组采用 VC6.0进行可视化的编程，GT 运动控制器提供了 DOS 下的运动函数库和 Windows