一种多轴联动运动控制器制造技术

本发明专利技术提供一种多轴联动运动控制器，其特点是采用多ＣＰＵ并行控制系统，其中一个主ＣＰＵ计算各轴的插补坐标，各个从ＣＰＵ分别控制２－４个运动轴，ＣＰＵ之间采用串行总线方式联接，ＣＰＵ个数可以扩展；每个ＣＰＵ管理一个插补数据缓冲队列，插补数据以统一的格式存贮在本地数据缓冲队列中，主ＣＰＵ提前进行插补计算，并在本地缓冲队列中保持一定的缓冲数据量，主ＣＰＵ定时以数据块方式广播插补数据，从ＣＰＵ接收到数据广播后，在本地缓冲队列中保留本地需要的插补数据；各个从ＣＰＵ定时从本地缓冲区中读取插补数据，执行位置跟踪控制；各ＣＰＵ的时钟同步采用广播同步信号实现。本发明专利技术可以用于５轴以上的多轴数控系统的联动。

Multi axis linkage motion controller

The invention provides a multi axis motion controller, which is characterized by multi CPU parallel control system, one of the main CPU calculation coordinates of each axis, each from the CPU control 2 - 4 axis, CPU is used to connect the serial bus, the number of CPU can be extended; each CPU management a the interpolation data buffer queue, and interpolation data in a uniform format stored in the local data buffer queue, the main CPU in advance of interpolation, and maintain a certain amount of buffer data in the local buffer queue, the main CPU timing data block to broadcast the interpolation data received from the CPU data broadcast, data need to retain local interpolation in the local buffer queue; each from the CPU timing from the local buffer read data interpolation, position and execution Tracking control; each CPU clock synchronization is implemented by broadcast synchronization signal. The invention can be used for linkage of multi axis numerical control systems above 5 axes.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属计算机控制领域，特别是一种多轴联动运动控制器。
技术介绍
多轴运动控制系统广泛应用于自动化设备，特别是轻工包装机械、印刷机械 和专用数控加工设备中。其特点是控制轴数多、设备布置范围广、同步要求高。 针对这类运动轴的控制，多釆用基于现场总线的分布式控制技术实现多轴联动。SERCOS(serial real time communication specification, 串行实时通信协议)就是一 种用于数字伺服和传动系统的现场总线接口和数据交换协议，能够实现工业控 制计算机与数字伺服系统、传感器和可编程控制器I/O 口之间的实时数据通讯。 CAN总线也有类似应用。但是，SERCOS和CAN总线需要专门的设备来支持，应用成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足提供一种成本低、可靠性高的多轴联动 运动控制器。本专利技术的实现方案如下 一种多轴联动运动控制器，包括一个主CPU和多个从CPU，各CPU之间串行总线方式连接。所述CPU选用DSP或MCU芯片，主CPU主要负责运动控制的插补计算， 各个从CPU控制2-4个电机，所有CPU之间采用串行总线(SCI)方式联接。 主CPU提前进行插补计算，其结果暂存在本地缓冲队列中，各个从CPU也在本 地维持一个结构相同的队列，主CPU定时将本地队列中的插补数据按数据块的 方式在SCI总线上广播；各个从CPU收到广播数据后，将本地控制电机的位置 指令数据放入本地队列，形成一个数据缓冲；各CPU的同步采用主CPU广播同 步信号校准；在采样时钟作用下，各个从CPU定时从本地缓冲队列中读取电机 的位置指令数据，送相应的电机轴进行位置跟踪控制。本专利技术的技术原理(1) 联接方式。参见附图1， DSP或MCU嵌入式芯片多数附带串行通信 接口SCI，按总线方式联接主CPU和各个从CPU，主CPU提前插补计算，形成 所有运动轴的插补数据缓冲队列；各个从CPU在本地维护一个结构相同的插补 数据缓冲队列；主CPU按缓冲队列中的数据块格式定时广播缓冲队列中的数据， 且广播完后的数据神被清除缓冲队列;各个从CPU收听广播数据，并将与本CPU 相关的轴坐标指令数据放入本地缓冲队列中，形成一个本地的缓冲数据区。(2) 时钟同步。各个CPU均有自带的数据时钟，且频率设定相同，运动 开始时，主CPU广播一个时钟同步指令，各从CPU收到该同步指令后，将本地 时钟计数器清零，完成时钟同步；(3) 位置跟踪控制。系统设置统一的位置控制采样周期，每个采样周期信 号到达时，各从CPU从本地队列中取一组位置指令数据，更新本地电机位置。本专利技术与现有技术相比具有如下优点和有益效果本专利技术提供了一种多CPU 的运动控系统互联方式，方便地实现多个电机轴的互联。成本低、运行可靠。 附图说明图1是本专利技术的一种多轴联动运动控制器的结构示意图。 具体实施例方式如图1所示，主CPU预先进行各个运动轴的插补计算，其计算所得的插补 位置指令预存于本地数据缓冲队列中；主CPU定时以数据块的方式广播数据缓 冲队列中的数据，从CPU按统一的时钟同步信号接收插补数据，并将与本地运 动轴的插补位置指令存储于本地队列中，各个从CPU (运动轴控制CPU)在本 地形成了一个轴位置控制指令队列；在主CPU的同步信号指令下，从CPU从缓 冲队列中取出位置控制指令，进行相应轴的位置跟踪控制。主从CPU的同步是 以主CPU广播同步信号实现的。权利要求1、一种多轴联动运动控制器，其特征在于所述多轴联动运动控制器包括一个主CPU和多个从CPU，各CPU之间以串行总线方式连接，主CPU负责插补计算；每个从CPU控制2-4个轴，跟踪主CPU的插补位置指令。2、 根据权利要求1所述的控制器，其特征在于主从CPU均在本地维护一 个数据结构相同的缓冲队列，主CPU提前进行插补计算，并保持其缓冲队列中 有一定的缓冲插补数据，主CPU定时按数据块的方式广播缓冲队列中的插补数 据，从CPU接收到数据广播后，保留本地控制轴插补数据于缓冲队列中。3、 根据权利要求2所述的控制器，其特征在于所有从CPU定时从本地 的插补数据缓冲队列中读取数据，用于本地轴的位置跟踪控制。4、 根据权利要求1至3任一项所述的控制器，其特征在于各CPU的时钟 同步采用广播同步信号实现。全文摘要本专利技术提供一种多轴联动运动控制器，其特点是采用多CPU并行控制系统，其中一个主CPU计算各轴的插补坐标，各个从CPU分别控制2-4个运动轴，CPU之间采用串行总线方式联接，CPU个数可以扩展；每个CPU管理一个插补数据缓冲队列，插补数据以统一的格式存贮在本地数据缓冲队列中，主CPU提前进行插补计算，并在本地缓冲队列中保持一定的缓冲数据量，主CPU定时以数据块方式广播插补数据，从CPU接收到数据广播后，在本地缓冲队列中保留本地需要的插补数据；各个从CPU定时从本地缓冲区中读取插补数据，执行位置跟踪控制；各CPU的时钟同步采用广播同步信号实现。本专利技术可以用于5轴以上的多轴数控系统的联动。文档编号G05D3/20GK101101486SQ20071002951公开日2008年1月9日 申请日期2007年8月1日 优先权日2007年8月1日专利技术者宁 柳, 高 王, 王思华 申请人:暨南大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多轴联动运动控制器，其特征在于：所述多轴联动运动控制器包括一个主ＣＰＵ和多个从ＣＰＵ，各ＣＰＵ之间以串行总线方式连接，主ＣＰＵ负责插补计算；每个从ＣＰＵ控制２－４个轴，跟踪主ＣＰＵ的插补位置指令。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柳宁，王高，王思华，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]