[發明專利]多軸運動控制系統

無效

• 申請號: 201110324404.2
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN102402201A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 張代林;陳幼平;楊吉祥;楊前祿;張旭;劉宇涵;張渤;陳文廣
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明涉及一種數控系統，更具體地說，本發明涉及一種多軸運動控制系統。

背景技術

多軸數控裝備在焊接、紡織、IC封裝、數控加工等領域的應用越來越廣泛。多軸運動控制系統在多軸數控裝備中具有十分重要的作用，很大程度地決定多軸數控裝備的精度和速度。

現有的多軸運動控制系統，分為基于PC機和基于微處理器兩種。基于PC機的多軸運動控制系統，雖然具有很好的開放性和人機交互功能，但其體積龐大，成本較高，不適合小型數控裝備；而基于微處理器的多軸運動控制系統，雖然其體積較小，但其開放性、人機交互功能較差，集成度低。

發明內容

本發明專利公開了一種多軸運動控制系統，其既具有好的開放性和人機交互性能，又具有較高集成度。

本發明是按照如下方式實現的：

一種多軸運動控制系統，包括觸摸屏、上位機和下位機，上位機包括集成ARM內核與DSP內核的微處理器芯片，下位機包括FPGA和外部擴展數模、模數芯片，上位機與觸摸屏相連，上位機通過外部存儲擴展總線與下位機相連，下位機與電機軸相連，觸摸屏用于實現命令輸入與狀態顯示，上位機用于傳送控制命令到下位機，下位機用于根據控制命令控制電機，實時檢測電機軸的運行狀態，并將運行狀態傳送到上位機，上位機還用于根據運行狀態和控制命令對電機軸進行誤差補償。

電機軸的運行狀態包括電機軸的位置信號、電流信號以及機械標志信號。

下位機用于根據控制命令，以位置、速度或轉矩的方式控制電機。

上位機還包括以太網接口，以及串行通訊接口。

本發明的優點如下：

1、本發明多軸運動控制系統的上位機中，ARM內核具有與觸摸屏的專用接口，可以提供較好的人機交互性能；DSP和ARM內核之間通過DSPLINK協議進行通信，集成度高，速度快且可靠性高。

2、FPGA強大的并行處理能力保證了電機軸運行狀態運動參數的采集和控制命令輸出的快速性和同步性。

3、本發明的上位機包括以太網接口，以及串行通訊接口，便于實現多個多軸運動控制系統之間、或多軸運動控制系統與PC機之間的通信。

附圖說明

圖1為本發明多軸運動控制系統的示意框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明專利做進一步詳細的說明。

如圖1所示，本發明的多軸運動控制系統，包括觸摸屏1、上位機2和下位機3。上位機2包括集成ARM內核與DSP內核的微處理器芯片21、以太網接口22以及串行通訊接口23。下位機3包括FPGA?31和外部擴展數模、模數芯片32。

上位機2與觸摸屏1相連，上位機2與下位機3通過外部存儲擴展總線相連，下位機3與電機軸相連。

觸摸屏1用于實現命令輸入與狀態顯示。

上位機2用于傳送控制命令到下位機3。

下位機3用于根據控制命令，以位置、速度或轉矩的方式控制電機，實時檢測電機軸的運行狀態，并將運行狀態傳送到上位機2。在本實施方式中，電機軸的運行狀態包括電機軸的位置信號、電流信號以及機械標志信號。

FPGA?31用于通過脈沖發送方式對電機軸以位置方式進行控制，或者，FPGA?31可通過數模轉換方式，對電機軸以速度或轉矩方式進行控制。此外，FPGA?31還用于為外部擴展數模、模數芯片32提供時序脈沖，完成電機軸電壓、電流信號的檢測，并通過對電機的編碼器和開關量信號進行判斷和計數，來完成電機軸位置、速度和標志性信號的檢測。

上位機2還用于根據運行狀態和控制命令對電機軸進行誤差補償。

在本實施方式中，微處理器芯片21為TI公司的OMAP_L138雙核處理器。

本發明的工作原理如下：

首先，上位機傳送控制命令到下位機，下位機根據控制命令以位置、速度或轉矩的方式控制電機，并實時檢測電機軸的運行狀態，隨后將運行狀態傳送到上位機，最后，上位機根據運行狀態和控制命令對電機軸進行誤差補償。