[發(fā)明專利]一種PC+DSP定時(shí)中斷的數(shù)控插補(bǔ)系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410150331.3
• 申請(qǐng)日: 2014-04-04
• 公開（公告）號(hào): CN103926882A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張萬(wàn)軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 張萬(wàn)軍
• 主分類號(hào): G05B19/4103
• 分類號(hào): G05B19/4103
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)電一體化的數(shù)控系統(tǒng)，具體涉及一種DSP運(yùn)動(dòng)控制卡作為主芯片和控制器的主體模塊，PC機(jī)實(shí)時(shí)顯示各相關(guān)信號(hào)的定時(shí)中斷的數(shù)控插補(bǔ)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

當(dāng)前為了實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)在硬、軟件方面的開放性、移植性，一般對(duì)于開放性可移植式的系統(tǒng)的研究集中在工業(yè)PC機(jī)的硬、軟件平臺(tái)。工業(yè)PC機(jī)作為數(shù)控插補(bǔ)系統(tǒng)有很大局限性：

1.通用工業(yè)PC機(jī)的開放式數(shù)控系統(tǒng)不能很好地利用定時(shí)中斷實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)

通用PC機(jī)在數(shù)控加工時(shí)利用插補(bǔ)器實(shí)現(xiàn)硬插補(bǔ)和軟插補(bǔ)，定時(shí)中斷在數(shù)控系統(tǒng)中沒(méi)有專門開發(fā)出來(lái)，也沒(méi)有通過(guò)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)脈沖(CP)+方向(DIR)的插補(bǔ)裝置，定時(shí)中斷在數(shù)控插補(bǔ)中的作用不大。

2.通用工業(yè)PC機(jī)的開放式數(shù)控系統(tǒng)不能很好地實(shí)時(shí)性和可靠性

通用PC機(jī)在運(yùn)行時(shí)由于一些與數(shù)控加工無(wú)關(guān)的操作系統(tǒng)和用戶程序占用了很大的系統(tǒng)資源，使得系統(tǒng)處理程序的速度減慢，干擾了系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)加工的及時(shí)響應(yīng)，降低了系統(tǒng)對(duì)重要處理時(shí)間的處理速度，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。

3.開放式工業(yè)PC機(jī)沒(méi)有很好的搭建數(shù)控加工的平臺(tái)

開放式的PC機(jī)具有開放式的特性，而不是針對(duì)數(shù)控加工的特點(diǎn)來(lái)定義的，開放式的PC機(jī)無(wú)論在硬件設(shè)計(jì)和操作系統(tǒng)環(huán)境上都沒(méi)有對(duì)數(shù)控加工特殊性加以考慮，因此不能從根本上搭建數(shù)控加工平臺(tái)。

4.通用工業(yè)PC機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)成本過(guò)高

一臺(tái)通用工業(yè)PC機(jī)在硬件和軟件上，使用機(jī)床廠家提供的專用硬件和軟件開發(fā)商提供的專用軟件并配備專用的運(yùn)動(dòng)板卡，這樣就使得數(shù)控系統(tǒng)的成本增加，用戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)增加，不利于用戶降低生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了克服上述不足，給出了一種PC+DSP定時(shí)中斷的數(shù)控插補(bǔ)系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種PC+DSP定時(shí)中斷的數(shù)控插補(bǔ)系統(tǒng)，包括32位的ARM嵌入式微控制器模塊、PC機(jī)、32位的DSP控制和插補(bǔ)模塊，其中：

所述的插補(bǔ)系統(tǒng)與信號(hào)DIR/脈沖CP模塊相連，信號(hào)DIR/脈沖CP模塊相連與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相連，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與電機(jī)系統(tǒng)相連，電機(jī)系統(tǒng)與機(jī)床相連，完成定時(shí)中斷插補(bǔ)；

所述的插補(bǔ)系統(tǒng)包括DSP芯片TMS2812芯片和定時(shí)中斷系統(tǒng)，定時(shí)中斷系統(tǒng)包括定時(shí)器T1、T2、T3；

所述的信號(hào)DIR/脈沖CP模塊包括X軸、Y軸、Z軸信號(hào)DIR/脈沖CP；

所述的電機(jī)系統(tǒng)包括X軸、Y軸、Z軸伺服電機(jī)；

所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括X軸、Y軸、Z軸驅(qū)動(dòng)器；

所述的電機(jī)系統(tǒng)包括X軸、Y軸、Z軸伺服電機(jī)；

所述的該插補(bǔ)系統(tǒng)采用32位馮諾依曼結(jié)構(gòu)的ARM微處理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理、網(wǎng)絡(luò)接口和G代碼編譯功能。

所述的插補(bǔ)系統(tǒng)采用USB連接PC機(jī)，PC機(jī)主要用來(lái)顯示控制界面，調(diào)節(jié)各軸控制參數(shù)，實(shí)時(shí)顯示各相關(guān)信號(hào)。同時(shí)，PC機(jī)發(fā)送采集來(lái)的信號(hào)，并接受PC機(jī)的啟動(dòng)、停止等指令以及各控制參數(shù)。

所述的插補(bǔ)系統(tǒng)插補(bǔ)器采用TI公司的具有卡佛結(jié)構(gòu)的DSP芯片TMS2812芯片的定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)定時(shí)中斷高速時(shí)插補(bǔ)。

所述的插補(bǔ)系統(tǒng)要是以TMS320C543為核心控制，DSP是插補(bǔ)控制的主體模塊，完成插補(bǔ)控制，控制定時(shí)器(T1、T2、T3)發(fā)送脈沖，通過(guò)定時(shí)器中斷來(lái)調(diào)整插補(bǔ)軌跡，保證三個(gè)驅(qū)動(dòng)軸(X軸、Y軸、Z軸)能同時(shí)到達(dá)預(yù)先的位置，實(shí)現(xiàn)三個(gè)軸的空間插補(bǔ)，達(dá)到高速高精度和快速準(zhǔn)確的插補(bǔ)要求。

所述的該插補(bǔ)系統(tǒng)采用USB連接PC機(jī)，PC機(jī)主要用來(lái)顯示控制界面，通過(guò)通信向PC機(jī)發(fā)送采集來(lái)的信號(hào)，并接受PC機(jī)的啟動(dòng)、停止等指令以及各控制參數(shù)。DSP是插補(bǔ)控制的主體模塊，完成插補(bǔ)控制。DSP運(yùn)動(dòng)控制卡的I/O接口作為控制信號(hào)的輸出通道，控制脈沖的發(fā)送通過(guò)定時(shí)器T1、T2、T3來(lái)完成脈沖控制。

插補(bǔ)器采用兩級(jí)插補(bǔ)方案，第一步由處理器將加工對(duì)象的數(shù)據(jù)采集分成若干段，以進(jìn)行粗插補(bǔ)，由硬件來(lái)完成插補(bǔ)；第二步采用DSP運(yùn)動(dòng)控制卡對(duì)粗插補(bǔ)輸出的微小段量進(jìn)行精插補(bǔ)，輸出脈沖和方向信號(hào)進(jìn)行控制，用軟件完成插補(bǔ)。

定時(shí)器移動(dòng)產(chǎn)生的位移量Δk由插補(bǔ)定時(shí)器寄存值D_pk決定，該寄存器中將產(chǎn)生一定的脈沖頻率f_o，該脈沖頻率決定伺服電機(jī)的運(yùn)行，在一個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)，坐標(biāo)坐標(biāo)軸的位移量正好等于Δk，中斷查詢?nèi)齻€(gè)軸的脈沖數(shù)，使x軸、y軸和z軸的脈沖坐標(biāo)相等完成查詢實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)。