基于FPGA的三轴运动控制卡制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于FPGA的三轴运动控制卡，包括FPGA模块、与计算机PCI总线进行通讯的PCI接口模块，该PCI接口模块与所述FPGA模块相连；所述FPGA模块的两输入端还分别与脉冲信号接入电路、输入信号接入电路相连，其两路输出端分别与三轴驱动模块、输出驱动电路相连；本实用新型专利技术的基于FPGA的三轴运动控制卡，利用FPGA模块的运算速度高、IO接口丰富，插补速度快的优点，能够采集外部脉冲信号和输入信号，以及通过PCI接口模块获得计算机的控制指令，以实现对数控主轴、X轴、Y轴、Z轴的控制；因此，本三轴运动控制卡具有可靠性好，运算快，拓展能力强的优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于数控
，具体涉及一种基于FPGA的三轴运动控制卡。
技术介绍
目前，在数控
中，运动控制卡是实现运动控制技术的核心部件，它将预定的控制方案、规划指令转变为期望的机械运动，实现对被控目标精度的位置控制、速度控制、加速度控制、转矩或力的控制等。运动控制卡、工业PC、伺服驱动器和电机一起构成完整的运动控制单元。但是传统的运动控制单元往往采用单片机等处理器来实现，利用单片机作为控制核心，具有插补速度比较慢、1 口较少的缺点，限制了运动控制卡的硬件可分配地址；并且其逻辑电路复杂，成本高、时效性和稳定性差。
技术实现思路
本技术的目的是提供了一种实时性和稳定性好、速率快、并且能够满足用户对三轴伺服控制的基于FPGA的三轴运动控制卡。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种基于FPGA的三轴运动控制卡，包括FPGA模块、与计算机PCI总线进行通讯的PCI接口模块，该PCI接口模块与所述FPGA模块相连；所述FPGA模块的两输入端还分别与脉冲信号接入电路、输入信号接入电路相连，其两路输出端分别与三轴驱动模块、输出驱动电路相连。进一步，所述脉冲信号接入电路包括:与脉冲信号相连的脉冲光耦隔离模块；以及所述输入信号接入电路包括:与输入信号相连的输入信号光親隔离模块；所述脉冲光親隔离模块、输入信号光親隔离模块的输出端分别与FPGA模块的两输入端相连。进一步，所述PCI接口模块还与主轴控制电路相连，所述主轴控制电路包括:与PCI接口模块相连的数模转换模块、与该数模转换模块相连的模拟信号调理模块、该模拟信号调理模块与主轴的控制端相连。进一步，所述输出驱动电路包括:与所述FPGA模块的一输出端相连的输出信号光親隔尚申旲块。进一步，所述PCI接口模块还与数据存储模块相连。进一步，所述FPGA模块还连接有时钟模块。本技术的有益效果是，本技术的基于FPGA的三轴运动控制卡，利用FPGA模块的运算速度高、1接口丰富，插补速度快的优点，能够采集外部脉冲信号和输入信号，以及通过PCI接口模块获得计算机的控制指令，以实现对数控主轴、X轴、Y轴、Z轴的控制；因此，本三轴运动控制卡具有可靠性好，运算快，拓展能力强的优点。【附图说明】下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是本技术的基于FPGA的三轴运动控制卡的原理框图。【具体实施方式】现在结合附图对本技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本技术的基本结构，因此其仅显示与本技术有关的构成。如图1所示，本技术提供了一种基于FPGA的三轴运动控制卡，包括FPGA模块、与计算机PCI总线进行通讯的PCI接口模块，该PCI接口模块与所述FPGA模块相连；所述FPGA模块的两输入端还分别与脉冲信号接入电路、输入信号接入电路相连，其两路输出端分别与三轴驱动模块、输出驱动电路相连。其中，所述PCI接口模块插入计算机的PCI插槽，以及所述PCI接口模块采用但不限于型号为CH365的PCI接口芯片及其外围电路构成。所述三轴驱动模块例如但不限于采用芯片AM26LS31及其外围电路构成。进一步，所述脉冲信号接入电路包括:与脉冲信号相连的脉冲光耦隔离模块；以及所述输入信号接入电路包括:与输入信号相连的输入信号光親隔离模块；所述脉冲光親隔离模块、输入信号光親隔离模块的输出端分别与FPGA模块的两输入端相连。进一步，所述输出驱动电路包括:与所述FPGA模块的一输出端相连的输出信号光親隔尚申旲块。其中，所述脉冲光親隔离模块、输入信号光親隔离模块和输出信号光親隔离模块均采用光藕PC817。进一步，所述PCI接口模块还与主轴控制电路相连，所述主轴控制电路包括:与PCI接口模块相连的数模转换模块、与该数模转换模块相连的模拟信号调理模块、该模拟信号调理模块与主轴相连的控制端相连。进一步，所述PCI接口模块还与数据存储模块相连，其中所述数据存储模块采用但不限于24C02。进一步，所述FPGA模块还连接有时钟模块，所述时钟模块由频率为50M Hz的有源晶振及其外围电路构成。PCI接口模块通过计算机的PCI总线进行数据通讯，该PCI接口模块可以对数据存储模块进行数据交换从而实现数据存储，PCI接口模块控制数模转换模块产生模拟电压，经模拟信号调理模块调整为O?1V的模拟信号输出，该信号可用来控制数控系统的主轴转速，PCI接口模块与FPGA模块进行数据交换；所述FPGA模块可以读取经输入信号光耦隔离模块隔离的输入信号，这些输入信号可以是数控系统的开关信号和原点、零点、限位信号等；所述FPGA模块还可以输出一些控制信号，该控制信号例如但不限于包括控制数控系统的润滑开启、冷却开启、主轴开启等动作信号，并且这些控制信号经输出信号光耦隔离模块隔离后输出。所述FPGA模块还可以用来接收脉冲输入信号(如手摇脉冲发生器、外部脉冲电路的信号)，这些脉冲输入信号经过脉冲光耦隔离模块隔离后输入至FPGA模块，FPGA模块接收到的这些脉冲输入信号可以作为数控系统控制指令，如数控系统运动的精确位移或速度信号等；FPGA模块经内部的插补逻辑产生运动控制脉冲信号(最高输出频率达50KHz)和方向控制信号，这两种信号经输出三轴驱动模块驱动后输出，可以用来控制数控系统中的3个轴(X、Y、Z轴)的运动驱动电机。此外时钟模块为FPGA模块提供了稳定可靠的时钟，实现了实时性和稳定性好的功能，速率快，并且能够满足用户对三轴伺服控制的需要。以上述依据本技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项技术技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项技术的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。【主权项】1.一种基于FPGA的三轴运动控制卡，其特征在于，包括FPGA模块、与计算机PCI总线进行通讯的PCI接口模块，该PCI接口模块与所述FPGA模块相连； 所述FPGA模块的两输入端还分别与脉冲信号接入电路、输入信号接入电路相连，其两路输出端分别与三轴驱动模块、输出驱动电路相连。2.根据权利要求1所述的三轴运动控制卡，其特征在于，所述脉冲信号接入电路包括:与脉冲信号相连的脉冲光耦隔离模块；以及 所述输入信号接入电路包括:与输入信号相连的输入信号光耦隔离模块； 所述脉冲光親隔离模块、输入信号光親隔离模块的输出端分别与FPGA模块的两输入端相连。3.根据权利要求2所述的三轴运动控制卡，其特征在于，所述PCI接口模块还与主轴控制电路相连，所述主轴控制电路包括:与PCI接口模块相连的数模转换模块、与该数模转换模块相连的模拟信号调理模块、该模拟信号调理模块与主轴的控制端相连。4.根据权利要求3所述的三轴运动控制卡，其特征在于，所述输出驱动电路包括:与所述FPGA模块的一输出端相连的输出信号光耦隔离模块。5.根据权利要求4所述的三轴运动控制卡，其特征在于， 所述PCI接口模块还与数据存储模块相连。6.根据权利要求5所述的三轴运动控制卡，其特征在于，所述FPGA模块还连接有时钟模块。【专利摘要】本技术涉及一种基于FPGA的三轴运动控制卡，包括FPGA模块、与计算机PCI总线进行通讯的PCI接口模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的三轴运动控制卡，其特征在于，包括FPGA模块、与计算机PCI总线进行通讯的PCI接口模块，该PCI接口模块与所述FPGA模块相连；所述FPGA模块的两输入端还分别与脉冲信号接入电路、输入信号接入电路相连，其两路输出端分别与三轴驱动模块、输出驱动电路相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁坤，史中权，张明银，李小军，
申请(专利权)人：常州市众泰克自动化科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32