数控切割机作为许多船厂和大型机械制造企业的主要生产设备之一,近两年的需求量不断上升。然而由于数控系统发展的历史原因,在数控切割领域,切割设备的研究长期以来一直偏向于大型数控切割系统的研发,在小型、经济型应用场合缺少低成本的自动化生产设备。因此,开发应用于中小型钢板切割机的数字控制器是当前数控领域最具有理论和实践意义的研究方向之一。本文基于单片机与DSP,设计了小型数控切割机的嵌入式控制器。实现了对以步进电机为执行器的切割机床的加工运动控制,覆盖了基于专用PC的大型数控切割系统的主要功能,很好地解决了小型切割机的数字控制问题。该课题做了以下几个方面的研究和开发工作:一、针对小型数控切割机体积小、成本低的要求,开发了基于单片机与DSP的控制器硬件,成本仅为大型数控切割系统的1/5至1/10,功能达到设计目标。二、针对传统小型数控界面编程效率低、操作不直观的问题,设计了能够通过U盘读入加工代码、在点阵液晶上跟踪加工图形的用户操作界面。汉字提示,直观易学,有效降低了小型数控切割机的操作复杂程度。三、提出了一种高效的运动插补算法。将数字增量算法改进引入到以步进电机作为执行器的开环控制系统中,解决了应用传统算法时插补速度缓慢的问题,并保证在插补过程中移动部件的运动路径与插补轮廓之间的误差始终保持在一个脉冲当量之内。四、为了缩短插补周期,提高算法效率,在软件中设计了加工代码的解析程序,利用合理的存储结构提高了加工过程中坐标的提取效率,并使得系统能够恢复被中断的加工过程,实现倒车、选段等加工的特殊功能。本文开发的小型数控切割机控制器已经做出实物原型,目前正在多家切割机生产厂进行性能测试。已完成的测试结果表明,系统控制精度高,界面人性化,运行稳定可靠;有效解决了小型切割机的数字化控制问题。对提高制造企业生产效率,提升产品质量提供了技术手段。