多轴插补控制方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种多轴插补控制方法及装置，该方法包括以下步骤：控制逻辑启动指令，计算参与插补轴的参数，并将这些参数传递给N个驱动器通讯模块；在插补运行过程中，虚拟主轴模块持续发出虚拟主轴，驱动参与插补各轴的电子凸轮模块运行；驱动器通讯模块接收到有效参数后，对通讯数据进行校验，校验通过后将参数发送到电子凸轮模块；电子凸轮模块根据虚拟主轴及输入参数进行周期计算，并在每个周期将周期脉冲量发送到电机控制模块；电机控制模块接收电子凸轮模块输出的周期脉冲，控制电机运行。本发明专利技术的多轴插补控制方法，只需要在控制器和电机驱动器之间连接通讯线及虚拟主轴线，降低了布线和排查的难度，不易受到干扰。

【技术实现步骤摘要】
多轴插补控制方法与装置
本专利技术涉及运动控制的
，尤其涉及一种多轴插补控制方法与装置。
技术介绍
目前，运动控制中涉及插补控制时，主流的方案是在控制器中进行插补计算，得到每个控制周期参与插补的各个轴需要运行的位置增量，然后通过脉冲或者通讯总线周期性地将位置增量发送给电机驱动器。中国专利技术专利申请提供说明书CN101526808A提供了一种多轴插补方法，插补的算法由CPU和FPGA共同完成，具体的，由CPU周期性的计算各轴插补增量数据，计算结果写入FPGA内双口RAM，然后在时钟管理单元的控制下，由各轴插补模块转化成脉冲发出，各轴电机驱动器接收脉冲，根据脉冲控制电机运动。中国专利技术专利申请提供说明书CN102081354B提供了一种多轴插补方法，使用高速现场总线作为控制器与电机驱动器之间的接口。中国专利技术专利申请提供说明书CN104181866A提供了一种伺服驱动器插补方法，处于主控模式的伺服驱动器通过内嵌的插补程序模块完成插补运算，发出多路控制信号给处于非主控模式的伺服电机驱动器，其本质是将插补计算功能集成到伺服驱动器中。然而，在上述现有技术中，存在以下问题：本质上都属于集中控制，作为控制器的模块需要进行大量的插补计算，这种计算每个控制周期都要进行，随着参与插补的轴的增多，计算量成倍增加，最终超出控制器的处理能力；使用脉冲周期性通讯，控制器和每一台电机驱动器都要连接脉冲线，在现场很容易受到干扰，出现干扰时排查和解决都比较困难，电机轴数较多时，接线数量也较多；使用高速现场总线周期性通讯，对总线的传输带宽要求比较高，需要选择高性能高成本的总线，实现方案复杂。近年来，随着半导体技术的飞速发展，嵌入式CPU处理能力越来越强，存储空间越来越大，这使得电机驱动器在完成电机控制相关计算的前提下有富余的资源。但是目前电机驱动器富余的资源多用于增强电机的驱动性能，从系统的角度来看，插补轴数增多时对控制器造成压力依旧很大。
技术实现思路
针对上述技术中存在的不足之处，本专利技术提供一种多轴插补控制方法与装置，进行插补控制时，使用简单异步总线通讯来配置插补的参数，控制器和电机驱动器之间只需要一条虚拟主轴连接，参与插补轴的周期位置增量在各个电机控制器内根据虚拟主轴和电子凸轮表计算生成。为了达到上述目的，本专利技术一种多轴插补控制方法，包括：步骤一：控制逻辑启动指令，计算参与插补轴的参数；步骤二：将插补轴的参数传递给N个驱动器通讯模块；步骤三：在插补运行过程中，虚拟主轴模块持续发出虚拟主轴，驱动参与插补各轴的电子凸轮模块运行；步骤四：驱动器通讯模块接收到插补轴的参数后，对通讯数据进行校验，校验通过后将插补轴的参数发送到电子凸轮模块；步骤五：电子凸轮模块根据虚拟主轴及输入的插补轴的参数进行周期计算，得到每个周期的周期脉冲量，每个周期将周期脉冲量发送到电机控制模块；步骤六：电机控制模块接收电子凸轮模块输出的周期脉冲量，控制电机运行其中，在步骤一中，所述控制逻辑在程序的控制下调用插补轴的参数，所述的插补轴的参数包括插补电机轴号、插补模式、加速时间、减速时间这些插补相关的参数，控制逻辑在插补轴的参数生效后将这些参数传递给N个驱动器通讯模块。其中，在步骤一和步骤二之间，即在控制逻辑计算插补轴的参数并生效后，插补轴的参数传递到控制器通讯模块，该控制器通讯模块将插补轴的参数进行打包，然后再发送到N个驱动器通讯模块中。其中，在步骤五中的所述电子凸轮模块包括参数缓冲区、曲线计算模块、凸轮表、虚拟主轴接收模块以及运行控制模块；插补轴的参数发送到参数缓冲区进行保存，曲线计算模块根据相关参数计算对应的凸轮曲线保存到凸轮表中，虚拟主轴接收模块接收每个周期传递过来的虚拟主轴，并计算主轴增量，最后，运行控制模块每个周期根据虚拟主轴和凸轮表计算本周期应该发出的周期脉冲量，发送给电机控制模块。其中，经过步骤六的电机控制模块实现了电机的控制算法，根据周期脉冲量驱动电机运行，同时向控制器反馈电机的运行状态。本专利技术还提供一种多轴插补控制装置，包括控制器与N个电机驱动器，所述控制器包括控制逻辑、控制器通讯模块以及虚拟主轴模块，所述电机驱动器包括驱动器通讯模块、电子凸轮模块以及电机控制模块；控制逻辑启动指令，计算参与插补轴的参数，并将插补轴的参数传递给N个驱动器通讯模块；在插补运行过程中，虚拟主轴模块持续发出虚拟主轴，驱动参与插补各轴的电子凸轮模块运行；驱动器通讯模块接收到插补轴的参数后，对通讯数据进行校验，校验通过后将插补轴的参数发送到电子凸轮模块；电子凸轮模块根据虚拟主轴及输入的插补轴的参数进行周期计算，得到每个周期的周期脉冲量，每个周期将周期脉冲量发送到电机控制模块；电机控制模块接收电子凸轮模块输出的周期脉冲量，控制电机运行。其中，所述控制逻辑在程序的控制下调用插补轴的参数，所述的插补轴的参数包括插补电机轴号、插补模式、加速时间、减速时间这些插补相关的参数，控制逻辑在插补轴的参数生效后将这些参数传递给N个驱动器通讯模块。其中，在控制逻辑计算插补轴的参数并生效后，参数传递到控制器通讯模块，该通讯控制模块将插补轴的参数进行打包，然后再发送到N个驱动器通讯模块中。其中，所述电子凸轮模块包括参数缓冲区、曲线计算模块、凸轮表、虚拟主轴接收模块以及运行控制模块；插补轴的参数发送到参数缓冲区进行保存，曲线计算模块根据相关参数计算对应的凸轮曲线保存到凸轮表中，虚拟主轴接收模块接收每个周期传递过来的虚拟主轴，并计算主轴增量，最后，运行控制模块每个周期根据虚拟主轴和凸轮表计算本周期应该发出的周期脉冲量，发送给电机控制模块。其中，电机控制模块实现了电机的控制算法，根据周期脉冲量驱动电机运行，同时向控制器反馈电机的运行状态。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术的多轴插补控制方法，可以在参与插补的各轴电机驱动器内进行插补的周期计算，充分利用电机驱动器富余的计算资源，减小了控制器的压力，控制器在相同的硬件资源下可以支持更多的轴数；同时，在进行插补控制时只需要在启动插补时通过总线传输一组参数，在插补过程中只需要发出虚拟主轴，不需要周期性的传递数据，降低了对总线的带宽需求。本专利技术的多轴插补控制装置，只需要在控制器和电机驱动器之间连接通讯线及虚拟主轴线，降低了布线和排查的难度，不易受到干扰。附图说明图1是现有技术的插补控制方法的系统结构图；图2是本专利技术插补控制方法的系统结构图；图3是电子凸轮模块的内部框图；图4是两轴圆弧插补为例，参与插补两轴的凸轮表及最后的合成插补轨迹；图5是三轴直线插补为例，参与插补三轴的凸轮表及最后的合成插补轨迹。主要元件符号说明：10、控制器11、电机驱动器101、控制逻辑102、控制器通讯模块103、虚拟主轴模块111、驱动器通讯模块112、电子凸轮模块113、电机控制模块1121、参数缓冲区1122、曲线计算模块1123、凸轮表1124、虚拟主轴接收模块1125、运行控制模块具体实施方式为了更清楚地表述本专利技术，下面结合附图对本专利技术作进一步地描述。请参阅图1-2，对比现有技术与本专利技术一种多轴插补控制方法及装置，本专利技术的方法包括以下步骤：步骤一：控制逻辑101启动指令，计算参与插补轴的参数；步骤二：将插补轴的参数传递给N个驱动器通讯模块111；步骤三：在插补运行过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多轴插补控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：控制逻辑启动指令，计算参与插补轴的参数；步骤二：将这些参数传递给N个驱动器通讯模块；步骤三：在插补运行过程中，虚拟主轴模块持续发出虚拟主轴，驱动参与插补各轴的电子凸轮模块运行；步骤四：驱动器通讯模块接收到有效参数后，对通讯数据进行校验，校验通过后将参数发送到电子凸轮模块；步骤五：电子凸轮模块根据虚拟主轴及输入的插补轴的参数进行周期计算，得到每个周期的周期脉冲量，每个周期将周期脉冲量发送到电机控制模块；步骤六：电机控制模块接收电子凸轮模块输出的周期脉冲，控制电机运行。

【技术特征摘要】
1.一种多轴插补控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：控制逻辑启动指令，计算参与插补轴的参数；步骤二：将插补轴的参数传递给N个驱动器通讯模块；步骤三：在插补运行过程中，虚拟主轴模块持续发出虚拟主轴，驱动参与插补各轴的电子凸轮模块运行；步骤四：驱动器通讯模块接收到插补轴的参数后，对通讯数据进行校验，校验通过后将插补轴的参数发送到电子凸轮模块；步骤五：电子凸轮模块根据虚拟主轴及输入的插补轴的参数进行周期计算，得到每个周期的周期脉冲量，每个周期将周期脉冲量发送到电机控制模块；步骤六：电机控制模块接收电子凸轮模块输出的周期脉冲量，控制电机运行。2.根据权利要求1所述的多轴插补控制方法，其特征在于，在步骤一中，所述控制逻辑在程序的控制下调用插补轴的参数，所述的插补轴的参数包括插补电机轴号、插补模式、加速时间、减速时间这些插补相关的参数。3.根据权利要求1所述的多轴插补控制方法，其特征在于，在步骤一和步骤二之间，即在控制逻辑计算插补轴的参数并生效后，插补轴的参数传递到控制器通讯模块，该控制器通讯模块将插补轴的参数进行打包，然后再发送到N个驱动器通讯模块中。4.根据权利要求1所述的多轴插补控制方法，其特征在于，经过步骤六的电机控制模块实现了电机的控制算法，根据周期脉冲量驱动电机运行，同时向控制器反馈电机的运行状态。5.一种多轴插补控制装置，其特征在于，包括控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈阳，
申请(专利权)人：深圳市微秒控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44