综观世界复合材料市场,复合材料产业正处于蓬勃发展的新阶段,以高性能碳纤维复合材料为典型代表的先进复合材料作为结构、功能或结构/功能一体化零件材料,在飞机、导弹、运载火箭和卫星飞行器上发挥着不可替代的作用。复合材料在使用过程中需切割修整加工,但其加工性能差,给切割带来困难。复合材料超声切割技术是近十几年内在国际上发展起来的一项工艺技术,目的在于更有效和精确地加工越来越广泛地应用于航空航天制造领域的复合材料,超声切割具有切口光滑、牢靠,切边准确,不会变形,不翘边、不抽丝、等优点。目前还没有在复合材料的切割过程中使用机械手这一装置,随着计算机技术和加工制造业的飞速发展,机械手被广泛使用,实现工业生产的智能化和自动化,为了充分发挥其诸多优点,以及解决复合材料切割困难的问题,将工业机械手进行改进设计,应用于复合材料的切割方面显得尤为重要。本文设计研究了基于复合材料切割控制系统,采用主流的PC机+PMAC多轴运动控制卡的开放式控制方式。PC机作为上位机完成系统级的控制任务如上下位机的通讯、状态监控,人机界面管理等；PMAC运动控制卡作为下位机主要完成切割过程实时运动轨迹控制及相关逻辑控制功能。在切割过程中,根据D-H方法建立坐标矩阵,对切割轨迹上的点进行运动学分析求解,最终通过优化计算得出机械手各关节转角,使用Robotics Toolbox工具箱对机械手运动学及轨迹建模仿真,验证机械手设计合理性,为机械手控制系统的研究提供数据依据。控制系统通过PMAC运动控制卡控制各关节电机转过相应的角度从而使机械手末端到达指定的位姿,对机械手各关节进行状态监测,通过检测装置将机械手的实时运动状态反馈给PMAC卡,经PMAC计算后,获得补偿信号驱动伺服电机带动相应关节的运动来减小误差,实现精确切割。根据机械手控制系统的硬件平台,开发出系统的应用程序软件。本系统的应用软件分为人机交互平台和PMAC运动控制程序两部分。系统的人机界面是基于Windows操作平台,使用Visual Stdio2008作为程序开发工具,上层的32位Windows程序通过PMAC的PComm32与PMAC内核通信,再由PMAC内核与电机通信,进而控制机械臂。PCOMM32包含了PMAC大约400多种功能函数,用户根据需要选择相应的函数。