一种基于ARM9的非球面眼镜片数控车床的制作方法

所属技术领域

本发明涉及一种基于arm9的非球面眼镜片数控车床，适用于机械领域。

背景技术：

传统球面眼镜片边缘视觉效果差，并且眼镜厚重，给佩戴者带来诸多不便。非球面眼镜片能很好地减小球面固有像差，较之传统球面眼镜片，非球面眼镜片有离轴等效焦度几乎不变、像散小、视觉畸变小的优点，且更轻便、外形更美观。由于非球面眼镜片设计计算比较困难，工艺水平难以达到设计质量的要求，长期以来在应用上受到很大的限制。传统的冷加工法加工非球面眼镜片机动灵活，但是表面光洁度得不到保证;传统的热成型法能满足表面光洁度，但是缺乏机动性且生产的非球面眼镜片寿命相对较短。因此，精密车削技术为非球面眼镜片高效、高精度加工提供了一条崭新途径。

技术实现要素：

本发明提出了一种基于arm9的非球面眼镜片数控车床，采用arm9微处理器为硬件平台、wince操作系统为软件平台的数控系统，满足非球面眼镜片加工的需要。

本发明所采用的技术方案是。

所述非球面眼镜片数控车床基于arm9-wince的嵌入式数控系统采用三星s2c2440a处理器作为机床控制器cpu。

所述arm系统主板上主要包括中央处理器s3c2440a,sdram内存、nandflash,norflash、串口、dm900以太网芯片、lcd显示器接口、usb接口、扩展总线接口等。中央处理器s3c2440a内部资源十分丰富，包括sdram控制器、lcd控制器、a/d转换和触摸屏接口、3通道uart,4通道pwm定时器和1通道内部定时器、2端口usb主机和i端口usb设备接口等。s3c2440a主频400mhz，最高为533mhz，内置16kb指令高速缓存和16kb数据高速缓存，5级指令流水线，可以运行嵌入式wince操作系统并能进行较为复杂的信息处理，基本满足用户对快速性的要求。并且采用nandflash与sdram组合来存储数据和程序，可以获得非常高的性价比。

所述非球面眼镜片数控系统为嵌入式数控系统，将数控系统的强实时性任务通过触发中断运行，加快执行速度，而将实时性要求不太高、占用cpu时间长的任务放在操作系统的普通线程中运行。

所述数控机床选择wince操作系统作为软件平台，wince是microsoft为多种嵌入式系统和产品而设计的一个紧凑高效的模块化操作系统，支持多进程、多线程、抢先多任务操作，能满足实时控制的主要要求。使wince操作系统顺利运行需要移植bootloader和内核。

本发明的有益效果是：该数控车床可实现非球面眼镜片的加工；采用s3c2440a为控制核心，基于wince嵌入式操作系统，编制非球面眼镜片加工的应用程序；数控车床具有耗能少、成本低、体积小等优势。

附图说明

图1是本发明的非球面眼镜片数控车床结构图。

图2是本发明的控制系统硬件结构图。

图3是本发明的wince数控系统的框架。

图4是本发明的gpio流式驱动框架。

图中：1.控制柜；2.x向电机；3.z向电机；4.刀具；5.c向电机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，非球面眼镜片数控车床结构上由沿x,z轴的平动和绕z轴的转动(c)组成c三轴均采用panasonic交流伺服电机驱动。非球面眼镜片加工效率高，时间短，z轴高加速往复运动，机械本体将受到较大变载荷作用，因此要达到高精度、高稳定性就必须有较强的静态和动态刚性。非球面镜片毛坯尺寸约为直径70mm、厚度10mm，针对加工零件体积小的特点，数控车床具有体积小、功耗低的特点。这确保了加工的非球面镜片的面形精度满足其光学性能要求。较少的构件数量和力的传递元件，降低尺寸误差和弹性位移量，提高整体刚度和加工精度。机械系统采用合适的排屑装置和防护装置，提高了加工过程的高效性和安全性，降低了废屑对人体的伤害。

如图2，非球面眼镜片数控车床基于arm9-wince的嵌入式数控系统采用三星s2c2440a处理器作为机床控制器cpu。

arm系统主板上主要包括中央处理器s3c2440a,sdram内存、nandflash,norflash、串口、dm900以太网芯片、lcd显示器接口、usb接口、扩展总线接口等。中央处理器s3c2440a内部资源十分丰富，包括sdram控制器、lcd控制器、a/d转换和触摸屏接口、3通道uart,4通道pwm定时器和1通道内部定时器、2端口usb主机和i端口usb设备接口等。s3c2440a主频400mhz，最高为533mhz，内置16kb指令高速缓存和16kb数据高速缓存，5级指令流水线，可以运行嵌入式wince操作系统并能进行较为复杂的信息处理，基本满足用户对快速性的要求。并且采用nandflash与sdram组合来存储数据和程序，可以获得非常高的性价比。

电机选用的panasonic交流伺服电机，伺服电机的控制与反馈由驱动器完成，数控系统只需将指令信号发送至驱动器中。由处理器的通用i/o口产生伺服电机的脉冲信号和方向信号，经放大后连接到伺服电机驱动器上。

如图3，非球面眼镜片数控系统为嵌入式数控系统，将数控系统的强实时性任务通过触发中断运行，加快执行速度，而将实时性要求不太高、占用cpu时间长的任务放在操作系统的普通线程中运行。

首先建立主控线程启动c运行时的启动代码，后者显示主菜单界面(内含编辑、自动加工、参数设置等菜单)，它是数控系统的用户界面，拥有自己的消息队列，负责接受用户的界面消息。当用户选择其中的任何菜单时，系统将发送消息至主控线程消息队列中。

如图4，由于该系统要求多个外围设备同时工作，运行过程较为复杂，软件体系面向对象，操作流程可以随机，故需要操作系统。嵌入式产品的主要优势之一是高性价比，因此选择wince操作系统作为软件平台。wince是microsoft为多种嵌人式系统和产品而设计的一个紧凑高效的模块化操作系统，支持多进程、多线程、抢先多任务操作，能满足实时控制的主要要求。使wince操作系统顺利运行需要移植bootloader和内核。

数控系统主要通过调用定时器，根据由spwm算法得到的延迟时间，由i/o端口输出高低电平得到伺服电机需要的pwm波形控制信号。因此需要开发gpio口的流式驱动。流式驱动是wince驱动程序的一种常规方式，应用程序通过文件系统，透过devicemanager以访问文件的形式访问驱动程序，调用ioctl向驱动程序下达命令。所有的流式驱动程序都需实现一组统一的接口。

技术特征：

技术总结
一种基于ARM9的非球面眼镜片数控车床，采用ARM9微处理器为硬件平台、WinCE操作系统为软件平台的数控系统，该数控车床可实现非球面眼镜片的加工；采用S3C2440A为控制核心，基于Win CE嵌入式操作系统，编制非球面眼镜片加工的应用程序；数控车床具有耗能少、成本低、体积小等优势，满足非球面眼镜片加工的需要。

技术研发人员：徐萍
受保护的技术使用者：徐萍
技术研发日：2016.08.26
技术公布日：2018.03.09