[发明专利]步进电机低延迟同步内组网运动控制系统

说明书

本发明公开步进电机低延迟同步内组网运动控制系统。本发明通过无线通讯模块实现多轴运动系统中驱动器的无线化控制，上位机发送控制命令数据至中央控制器，由中央控制器解析命令通过无线通讯模块发送给次级步进电机控制器，当命令为电机运动控制命令时使用同步仲裁算法对命令进行应答处理，在系统内组网实现低延迟同步化。将传统的多轴运动系统实现广域无线化，避免了广域多轴运动系统装置过程中长线缆布置以及外界电磁干扰的引入。同时在系统内组网实现同步指令并发与回收，有效避免了信道阻塞以及运动假点现象，最大限度保证了系统运行的同步性以及系统精度。

技术领域

本发明涉及数控与自动化领域，具体涉及一种广域多轴步进电机运动系统的低延迟同步无线内组网系统，通过同步仲裁算法实现系统的低延迟同步化，保证系统中各次级电机的运动同步，保证了系统精度，实现多轴运动系统的无线化，从而实现广域多轴步进电机运动系统。

背景技术

运动控制系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度、和动作顺序等实现自动控制的控制系统，广泛应用于机器人、智能化加工技术和CAD技术，包括各类数控检测设备、数控技工设备、串并联机器人等自动化设备。运动控制系统的实现，目前多采用嵌入式控制器和基于PC的控制器的形式。

目前针对运动控制系统，为了保证高可靠度，驱动器与主控制器仍然是采用板上连接和有线连接。但是针对广域多轴运动系统，主控制器与驱动器之间若采用有线的方式连接，则限制了系统的广域实现，另一方面随着主控制器与驱动器之间的距离变远，线缆所受到的干扰也会增加，使用无线内组网的方式可以解决系统广域的局限，但其对无线组网系统则有着较高的要求，除了要满足系统的实时性，也要满足的电机运动的同步性。本系统设计了一种基于命令同步仲裁的低延迟同步通信协议，保证了运动的同步性，系统的延迟则由无线通讯的收发延迟所决定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于低延迟同步无线组网所实现的广域多轴步进电机运动系统。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种基于无线组通信的低延迟同步多轴步进电机运动控制器系统，包括独立且唯一的上位机，用于接收上位机控制命令并反馈信息给上位机的唯一中央控制器，n个用于接收中央控制器控制命令并反馈信息给中央控制器的次级步进电机控制器(1≤n≤8)，上位机与中央控制器之间通过usb协议的接口实现通信和连接，中央控制器与次级步进电机控制器之间通过无线信号通讯。

所述的中央控制器包括arm处理器、无线通讯模块以及以控制器为核心的外围模块；中央控制器通过usb接口接收上位机发送的控制命令，处理后通过无线通讯模块发送给所有次级步进电机控制器；接收应答次级步进电机控制器通过无线通讯模块传送的同步应答信息后触发第二次控制命令，同时中央控制器将当前应答次级步进电机的位置信息反馈给上位机；

所述的控制命令为运动系统的配置参数、电机控制命令、查询命令或急停命令；所述的中央控制器接收上位机发送的控制命令(G代码)后进行处理，若解析数据为运动系统配置参数、查询命令或急停命令，中央控制器直接将其处理打包成固定格式数据包，通过无线通讯模块发送给次级步进电机控制器；若解析数据为电机控制命令，具体为解析出控制电机的一系列命令，中央控制器通过同步仲裁算法处理打包成固定格式数据包，通过无线通讯模块发送给次级步进电机控制器；上述中央控制器发送给次级步进电机控制器的运动系统配置参数包含且不局限于以下：无线通讯模块收发切换时间参数、步进电机驱动模块芯片细分数、步进电机运行的最大最小以及默认频率或速度。