摘  要
根据在椭圆孔上开圆孔、椭圆孔及切割坡口的要求，结合工程实际设计了一台数控多自由度火焰切割设备。理论上，可以用于在任意曲面上的开孔。
本文介绍了该设备的硬件结构，分析了系统的多自由度运动的实现形式，以及控制系统的选择。并详细的介绍了软件相关的内容：分析了相贯线和坡口的计算方法，并对实际生产的一些数据进行研究、分析。最后，针对BORLAND C++3.1编译环境下的图形编程，介绍了图形函数的使用方法及相关操作，并以此为基础，结合实际生产过程和生产要求，设计开发该设备汉字显示的图形控制界面。
经实际生产，系统工作良好，可以满足用户的要求。在控制界面的设计上有了一定的基础，这为将来设计更好的人机交互界面积累了经验。

关键词：多自由度；CNC；切割

ABSTRACT

In this paper, a numerical control fiery cutting robot is designed with the background of practical projects, according to the demand of hole-cutting, ellipse-cutting and slope-cutting on the ellipse shell. We complete the hole-cutting and ellipse-cutting on the surface of complex shape’s shell. In theory, the method is applicable of cutting arbitrary hole on arbitrary curved surface.
In this paper, the structure of robot’s software and hardware is detailed discussed, it is analyzed about the realization form of multi-DOF system, some datum are researched about practical production. Finally, aiming at the graphic’s programmer in the BORLAND C++3.1, introducing the method and correlative operation of graphics function, Practical production processes and production.
Demands based on above facts, I develop the device’s Chinese characters display and interface of the graphics control.
Through practical application, the numerical control system can work well and satisfy with the needs of the users. Above the experiences’ accumulation, we would design better alternation interface of person and computer.

Keyword: Multi-DOF; CNC; Incise

目  录
摘  要 1
第1章 绪论 5
1.1概述 5
1.2课题提出的背景及其意义 6
1.3国内外数控技术和人机交互界面的发展 6
1.3.1国内外数控系统及其现状 6
1.3.1.2国内数控系统的发展现状 8
1.3.2国内外人机界面的发展状况 8
1.4课题任务 9
第2章 切割机器人的机械结构和控制方案的选择 11
2.1氧乙炔火焰切割机的工作原理 11
2.2切割机器人的机械结构 11
2.3控制方案的选择确定 13
2.3.1控制方式分类 13
2.3.2控制系统的选择 16
2.4本章小节 20
第3章 相贯线计算和坡口编程 21
3.1相贯线的计算 21
3.1.1圆柱壳体上开正交圆孔的相贯线计算 21
3.1.2椭圆壳体上开圆孔 22
3.1.3椭圆壳体开椭圆孔 24
3.2坡口的计算和编程 25
3.2.1等宽度坡口 26
3.2.2等角度坡口 27
3.2.3生产数据分析 28
3.3本章小节 29
第4章 控制界面设计 30
4.1人机界面设计的基本要求 30
4.2 BORLAND C++ 3.1编译环境的使用 31
4.2.1 GUI的基本概念 31
4.2.2 BC31编译环境下的图形函数库 32
4.2.3图形模式的初始化 33
4.2.4基本的图形函数 36
4.2.5图形模式下的汉字显示 37
4.3控制界面设计的总体构思 39
4.4控制界面的程序设计 40
4.4.1切割形式选择界面的实现 41
  42
4.4.2坡口形式选择界面的实现 43
4.4.3参数输入界面的设计 43
4.4.4初始位置调整 45
4.4.5示教界面的设计 46
4.4.6切割界面的设计 46
4.4.7总体控制界面的设计 47
4.5控制界面的实现 47
4.6常用的界面设计方法和技巧 50
4.7本章小节 52
结  论 53
参考文献 55
致    谢 57
 
第1章 绪论
1.1概述
在市场竞争激烈的情况下，高质量、高效益和多品种小批量柔性生产方式已是现代企业生存和发展的必要条件。传统的加工设备和制造方法已难以适应市场竞争的要求。因此，以电子信息技术为基础，及传统的机械制造技术、计算机技术、成组技术与现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通信技术、液压气动技术、光机电技术于一体的数控技术得到迅速发展和广泛应用。数控技术已成为现代制造技术的基础，其水平高低和拥有数量多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志。
随着计算机性能的提高并且其功能已发展到相互兼容、统一操作系统，为用户提供开发平台、推出开放性体系结构的阶段，人们对于通用PC熟悉程度的深化，基于通用PC机的数控系统很快就发展了起来。它可以充分利用PC机的软硬件资源，使设计任务减轻；可充分利用计算机工业所提供的先进技术，方便的实现产品的更新换代；良好的人机界面便于操作。目前，国内外已有相当数量的数控火焰切割机在各种制造中使用，它们编程简单，操作方便，加工质量稳定，精度高，大大地减轻了工人的劳动强度，降低了加工周期，增加了经济效益和社会效益，发展前景广阔。
同时，良好的人机交互界面作为一个独立的、重要的研究领域，日益受到世界各界的广泛关注，已经成为计算机行业的又一竞争领域。好的人机交互界面美观易懂、操作简单且具有引导功能。使用户感觉愉快、增强兴趣，从而提高使用效率。并且，从广义的角度来说，人机交互界面涉及到设计艺术、计算机技术、人机工程、心理学等学科知识。人机交互的实现已经为数控技术的发展提供了良好的实现平台，并成为数控技术不可缺少的重要组成部分。
1.2课题提出的背景及其意义