[发明专利]多轴运动控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控系统，更具体地说，本发明涉及一种多轴运动控制系统。

背景技术

多轴数控装备在焊接、纺织、IC封装、数控加工等领域的应用越来越广泛。多轴运动控制系统在多轴数控装备中具有十分重要的作用，很大程度地决定多轴数控装备的精度和速度。

现有的多轴运动控制系统，分为基于PC机和基于微处理器两种。基于PC机的多轴运动控制系统，虽然具有很好的开放性和人机交互功能，但其体积庞大，成本较高，不适合小型数控装备；而基于微处理器的多轴运动控制系统，虽然其体积较小，但其开放性、人机交互功能较差，集成度低。

发明内容

本发明专利公开了一种多轴运动控制系统，其既具有好的开放性和人机交互性能，又具有较高集成度。

本发明是按照如下方式实现的：

一种多轴运动控制系统，包括触摸屏、上位机和下位机，上位机包括集成ARM内核与DSP内核的微处理器芯片，下位机包括FPGA和外部扩展数模、模数芯片，上位机与触摸屏相连，上位机通过外部存储扩展总线与下位机相连，下位机与电机轴相连，触摸屏用于实现命令输入与状态显示，上位机用于传送控制命令到下位机，下位机用于根据控制命令控制电机，实时检测电机轴的运行状态，并将运行状态传送到上位机，上位机还用于根据运行状态和控制命令对电机轴进行误差补偿。

电机轴的运行状态包括电机轴的位置信号、电流信号以及机械标志信号。

下位机用于根据控制命令，以位置、速度或转矩的方式控制电机。

上位机还包括以太网接口，以及串行通讯接口。

本发明的优点如下：

1、本发明多轴运动控制系统的上位机中，ARM内核具有与触摸屏的专用接口，可以提供较好的人机交互性能；DSP和ARM内核之间通过DSPLINK协议进行通信，集成度高，速度快且可靠性高。

2、FPGA强大的并行处理能力保证了电机轴运行状态运动参数的采集和控制命令输出的快速性和同步性。

3、本发明的上位机包括以太网接口，以及串行通讯接口，便于实现多个多轴运动控制系统之间、或多轴运动控制系统与PC机之间的通信。

附图说明

图1为本发明多轴运动控制系统的示意框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明专利做进一步详细的说明。

如图1所示，本发明的多轴运动控制系统，包括触摸屏1、上位机2和下位机3。上位机2包括集成ARM内核与DSP内核的微处理器芯片21、以太网接口22以及串行通讯接口23。下位机3包括FPGA 31和外部扩展数模、模数芯片32。

上位机2与触摸屏1相连，上位机2与下位机3通过外部存储扩展总线相连，下位机3与电机轴相连。

触摸屏1用于实现命令输入与状态显示。

上位机2用于传送控制命令到下位机3。

下位机3用于根据控制命令，以位置、速度或转矩的方式控制电机，实时检测电机轴的运行状态，并将运行状态传送到上位机2。在本实施方式中，电机轴的运行状态包括电机轴的位置信号、电流信号以及机械标志信号。

FPGA 31用于通过脉冲发送方式对电机轴以位置方式进行控制，或者，FPGA 31可通过数模转换方式，对电机轴以速度或转矩方式进行控制。此外，FPGA 31还用于为外部扩展数模、模数芯片32提供时序脉冲，完成电机轴电压、电流信号的检测，并通过对电机的编码器和开关量信号进行判断和计数，来完成电机轴位置、速度和标志性信号的检测。

上位机2还用于根据运行状态和控制命令对电机轴进行误差补偿。

在本实施方式中，微处理器芯片21为TI公司的OMAP_L138双核处理器。

本发明的工作原理如下：

首先，上位机传送控制命令到下位机，下位机根据控制命令以位置、速度或转矩的方式控制电机，并实时检测电机轴的运行状态，随后将运行状态传送到上位机，最后，上位机根据运行状态和控制命令对电机轴进行误差补偿。