一种基于ARM和FPGA的推台锯控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于ARM和FPGA的推台锯控制系统。它包括ARM主处理器模块、FPGA协处理器模块、控制用电机模块及驱动用电机模块，ARM主处理器模块包括ARM主控制器单元、触摸液晶屏单元、第一通讯接口和开关量输入输出单元；FPGA协处理器模块包括FPGA核心板和第二通讯接口；控制用电机模块包括纵靠尺定位交流伺服电机单元、锯片角度及高度调整直流推杆单元和磁栅尺单元；驱动用电机模块包括主锯片电机单元和划线锯片电机单元。采用这种基于ARM和FPGA的推台锯控制系统在满足用户使用需求的同时也给产品升级改造设计预留了广阔的应用空间，在拥有良好性能情况下，其价格相比传统控制系统拥有更大的竞争力。

【技术实现步骤摘要】
—种基于ARM和FPGA的推台锯控制系统
本专利技术涉及木工机械
，尤其涉及一种推台锯控制系统。
技术介绍
随着人们生活水平的提升，人们越来越注重生活品质，追求物质生活，对于像家庭中必不可少的家具要求也越来越高，已经不满足手工制作的需要，更注重于时尚潮流，推台锯的出现解决了很大的问题。因其可以快捷而精准地锯切木料而逐渐在木工行业被广泛使用，传统的推台锯大多是采用人工手动调节加工参数，存在调节困难、加工精度相对较低、生产效率低下等问题；严重阻碍木工行业发展。随着自动化技术发展以及对高效率加工的需求，市场上也出现了数控化的精密推台锯，但是大多采用PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制系统)来实现，比如刘敬盛申请的专利《一种带数控定位装置的纵靠尺》(2011.11.4，申请号201120434087)，介绍了基于PLC的一种纵靠尺定位方案；很少有一套完整的数控化控制方案，同时基于PLC的方案也存在控制成本较高、控制系统不易扩展等自身缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于ARM和FPGA的推台锯控制系统，该方案具有控制成本低，且控制系统易于扩展，给该产品升极改造设计预留了广阔的应用空间。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的: 一种基于ARM和FPGA的推台锯控制系统，其特征在于:该系统包括ARM主处理器模块、FPGA协处理器模块、控制用电机模块以及驱动用电机模块；所述的ARM主处理器模块包括ARM主控制器单元、触摸液晶屏单元、第一通讯接口、开关量输入输出单元；所述的FPGA协处理器模块包括FPGA核心板和第二通讯接口 ；所述的控制用电机模块包括纵靠尺定位交流伺服电机单元、锯片角度及高度调整直流推杆单元和磁栅尺单元；所述的驱动用电机模块包括主锯片电机单元、划线锯片电机单元；所述锯片角度及高度调整直流推杆单元和磁栅尺单元分别与FPGA协处理器模块相连接，纵靠尺定位交流伺服电机单元、主锯片电机单元、划线锯片电机单元分别与ARM主处理器模块的开关量输入输出单元相连接；磁栅尺单元实现对锯片角度及高度调整直流推杆单元的锯片高度方向和锯片角度方向AB相脉冲信号采集，所述锯片角度及高度调整直流推杆单元实现对两路直流推杆进行位置PID控制；所述纵靠尺定位交流伺服电机单元实现对推台锯的纵靠尺的自动定位调整，所述ARM主处理器模块通过第一通讯接口与FPGA协处理器模块的第二通讯接口通讯，主锯片电机单元、划线锯片电机单元用于读取主锯片电机和划线锯片电机的工作状态信号。作为本专利技术的进一步优化方案，所述的控制用电机模块还包括夹具夹紧控制直流电机单元，所述夹具夹紧控制直流电机单元与ARM主处理器模块的开关量输入输出单元相连接，用于实现电动夹具的夹紧松开控制。作为本专利技术的进一步优化方案，所述ARM主控制器单元为S3C6410芯片。作为本专利技术的进一步优化方案，所述第一通讯接口包括第一 RS485接口，所述第二通讯接口包括第二 RS485接口，所述ARM主处理器模块通过第一 RS485接口与FPGA协处理器模块的第二 RS485接口相通讯。作为本专利技术的进一步优化方案，所述第一通讯接口还包括RS232接口、RJ45接口、USB接口和嵌入式WIFI控制模块中一种或者任意几种组合。作为本专利技术的进一步优化方案，所述开关量输入输出单元通过光耦隔离与夹具夹紧控制直流电机单元、纵靠尺定位交流伺服电机单元、主锯片电机单元和划线锯片电机单元相连接。作为本专利技术的进一步优化方案，所述磁栅尺单元和锯片角度及高度调整直流推杆单兀米用光稱隔尚与FPGA核心板相连。作为本专利技术的进一步优化方案，所述的锯片角度及高度调整直流推杆单元包括两路直流电机驱动器和两个直流推杆。作为本专利技术的进一步优化方案，FPGA核心板还包括寄存器模块、细分整形模块和辨向计数模块，FPGA核心板通过第二 RS485接口电路获得ARM主处理器模块的用户设置信息，并存储在寄存器模块中；同时磁栅尺单元反馈回来的锯片高度方向和锯片角度方向AB相脉冲经过细分整形模块、辨向计数模块形成直流推杆当前位置信息也存储在寄存器模块中；然后用户设置信息与当前位置信息经过FPGA内部PID控制模块产生可以对直流推杆驱动器直接输入的方向Dir信号，并且经过FPGA内部PID控制模块以及脉宽调制电路PWM产生模块形成可以对直流推杆驱动器直接输入的PWM ;实现对锯片角度与高度的全闭环位置控制。本专利技术有如下优点和积极效果: 1、采用这种基于ARM和FPGA的推台锯控制系统在满足用户使用需求的同时也给产品升级改造设计预留了广阔的应用空间，在拥有良好的性能的情况下，其价格相比传统控制系统开发所使用的PLC加触摸屏加组态软件的方式拥有更大的竞争力。2、由于上述功能都利用FPGA内部电路实现不存在程序跑飞情况，并且又有很高的响应速度使得整体抗干扰能力强，适应性广。3、本专利技术锯片角度及高度调整直流推杆单元采用直流推杆控制锯片高度与角度调整，利用磁栅尺单元反馈锯片当前位置信息配合FPGA协处理器模块进行全闭环控制，实现了真正意义上的锯片角度及高度全闭环调整，同时比现有的一些伺服电机调整锯片参数方案更加简单和低成本。【附图说明】图1是本专利技术的推台锯控制系统结构示意图； 图2是现场可编程门阵列FPGA内部逻辑框图。【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】做进一步的说明。为了便于解释和说明，各个部分和结构的大小并不代表实际尺寸；附图仅为示意图，为了更清楚的说明，一些公知的功能和结构是省略的，对这些结构的说明也省略了。在本专利技术中，除有特殊说明，其它在术语“连接”和“相连”应该做广义理解，可以包括机械连接或电气连接或元器件内部电路连接；对本领域的普通技术人员可以根据具体情况来理解上述术语。下面结合图1所示的控制系统结构对本专利技术进行说明，具体如下: 本专利技术的控制系统结构，包括ARM主处理器模块101、FPGA协处理器模块102、控制用电机模块103以及驱动用电机模块104 ;上述4个模块依次相连。其中ARM主处理模块101包括ARM主控制器单元1013、触摸液晶屏单元1012、第一通讯接口、开关量输入输出单元1011 ;所述的FPGA协处理器模块包括FPGA核心板1022和第二通讯接口 1021 ;所述的控制用电机模块包括夹具夹紧控制直流电机单元1031、纵靠尺定位交流伺服电机单元、锯片角度及高度调整直流推杆单元和磁栅尺单元1037 ;所述的驱动用电机模块包括主锯片电机单元1041、划线锯片电机单元1042 ;其中纵靠尺定位交流伺服电机单元包括伺服电机驱动器1032和伺服电机单元1033，所述锯片角度及高度调整直流推杆单元包括两路直流推杆驱动器1034、第一直流推杆1035和第二直流推杆1036，两路直流推杆驱动器分别与第一、第二直流推杆1035、1036相串联，所述锯片角度及高度调整直流推杆单元和磁栅尺单元1037分别与FPGA协处理器模块相连接，夹具夹紧控制直流电机单元1031、纵靠尺定位交流伺服电机单元、主锯片电机单元1041、划线锯片电机单元1042分别与ARM主处理器模块的开关量输入输出单元1011相连接。对上述连接具体说来，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ARM和FPGA的推台锯控制系统，其特征在于：该系统包括ARM主处理器模块、FPGA协处理器模块、控制用电机模块以及驱动用电机模块；所述的ARM主处理器模块包括ARM主控制器单元、触摸液晶屏单元、第一通讯接口、开关量输入输出单元；所述的FPGA协处理器模块包括FPGA核心板和第二通讯接口；所述的控制用电机模块包括纵靠尺定位交流伺服电机单元、锯片角度及高度调整直流推杆单元和磁栅尺单元；所述的驱动用电机模块包括主锯片电机单元、划线锯片电机单元；所述锯片角度及高度调整直流推杆单元和磁栅尺单元分别与FPGA协处理器模块相连接，纵靠尺定位交流伺服电机单元、主锯片电机单元、划线锯片电机单元分别与ARM主处理器模块的开关量输入输出单元相连接；磁栅尺单元实现对锯片角度及高度调整直流推杆单元的锯片高度方向和锯片角度方向AB相脉冲信号采集，所述锯片角度及高度调整直流推杆单元实现对两路直流推杆进行位置PID控制；所述纵靠尺定位交流伺服电机单元实现对推台锯的纵靠尺的自动定位调整，所述ARM主处理器模块通过第一通讯接口与FPGA协处理器模块的第二通讯接口通讯，主锯片电机单元、划线锯片电机单元用于读取主锯片电机和划线锯片电机的工作状态信号。...

【技术特征摘要】
1.一种基于ARM和FPGA的推台锯控制系统，其特征在于:该系统包括ARM主处理器模块、FPGA协处理器模块、控制用电机模块以及驱动用电机模块；所述的ARM主处理器模块包括ARM主控制器单元、触摸液晶屏单元、第一通讯接口、开关量输入输出单元；所述的FPGA协处理器模块包括FPGA核心板和第二通讯接口 ；所述的控制用电机模块包括纵靠尺定位交流伺服电机单元、锯片角度及高度调整直流推杆单元和磁栅尺单元；所述的驱动用电机模块包括主锯片电机单元、划线锯片电机单元；所述锯片角度及高度调整直流推杆单元和磁栅尺单元分别与FPGA协处理器模块相连接，纵靠尺定位交流伺服电机单元、主锯片电机单元、划线锯片电机单元分别与ARM主处理器模块的开关量输入输出单元相连接；磁栅尺单元实现对锯片角度及高度调整直流推杆单元的锯片高度方向和锯片角度方向AB相脉冲信号采集，所述锯片角度及高度调整直流推杆单元实现对两路直流推杆进行位置PID控制；所述纵靠尺定位交流伺服电机单元实现对推台锯的纵靠尺的自动定位调整，所述ARM主处理器模块通过第一通讯接口与FPGA协处理器模块的第二通讯接口通讯，主锯片电机单元、划线锯片电机单元用于读取主锯片电机和划线锯片电机的工作状态信号。2.根据权利要求1所述的一种基于ARM和FPGA的推台锯控制系统，其特征在于:所述的控制用电机模块还包括夹具夹紧控制直流电机单元，所述夹具夹紧控制直流电机单元与ARM主处理器模块的开关量输入输出单元相连接，用于实现电动夹具的夹紧松开控制。3.根据权利要求1或2所述的一种基于ARM和FPGA的推台锯控制系统，其特征在于:所述ARM主控制器单元为S3C6410芯片。4.根据权利要求3所述的一种基于ARM和FPGA的推台锯控制系统，其特征在于:所述第一通讯接口包括第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈富林，汤永俊，郭亚奎，杨杏，周霏，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：