[发明专利]基于ARM9嵌入式系统及CPLD的六轴联动控制的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及数控技术领域，尤其涉及一种基于ARM9(ARM9系列处理器是英国ARM公司设计的主流嵌入式处理器)嵌入式系统及CPLD(可编程逻辑器件)的六轴联动控制的方法。

【背景技术】

现有的多轴联动控制技术基于工控微机，经过插补运算得出六轴运动坐标的控制脉冲和运动方向的插补值，然后输出到伺服电动机的驱动控制系统，驱动六轴电动机，实现复杂轨迹控制。其中插补原理：在实际加工中，被加工工件的轮廓形状千差万别，严格说来，为了满足几何尺寸精度的要求，刀具中心轨迹应该准确地依照工件的轮廓形状来生成，对于简单的曲线数控系统可以比较容易实现，但对于较复杂的形状，若直接生成会使算法变得很复杂，计算机的工作量也相应地大大增加，因此，实际应用中，常采用一小段直线或圆弧去进行拟合就可满足精度要求(也有需要抛物线和高次曲线拟合的情况)，这种拟合方法就是“插补”。

由于工控微机是多任务工作系统，采用时间片轮转控制的任务调度，可以执行多任务但实时性差，在进行插补运算和发出的六轴联动控制信号过程中，会被工控微机的其他工作任务中断，使得输出的插补脉冲值和运动方向信号被延时或中断，造成六轴电动机运动不平稳和六轴联动不实时，六轴伺服信号波动大，只能低速控制六轴伺服电动机联动，六轴联动控制轨迹的精度低，无法实现六轴伺服电动机的高速平稳控制。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题，在于提供一种基于ARM9嵌入式系统及CPLD的六轴联动控制的方法，实现了六轴伺服电动机的平稳、实时及高速联动，实现复杂轨迹的六轴联动运动控制。

本发明是这样实现的：一种基于ARM9嵌入式系统及CPLD(可编程逻辑器件)的六轴联动控制的方法，包括提供一ARM9嵌入式系统以及经过总线与该系统连接的CPLD，采用基于ARM9的嵌入式系统，进行六轴联动插补运算，得出六轴运动坐标的控制脉冲和运动方向的插补值，写入CPLD的FIFO队列中，并根据插补周期，将FIFO队列中对应的六轴脉冲插补值输出到电动机的信号控制端口，实现实时、准确的电动机伺服控制。

本发明具有如下优点：采用实时性高的ARM9嵌入式系统和CPLD可编程逻辑器件控制技术，将六轴运动坐标的控制脉冲和运动方向的插补值，写入CPLD的FIFO队列中，并根据插补周期，将FIFO队列中对应的六轴脉冲插补值输出到电动机的信号控制端口。本发明提高了六轴伺服信号的实时控制，平稳了伺服电动机的控制信号，保证了复杂轨迹的六轴联动控制，并提高了控制精度。

【附图说明】

图1为基于ARM9嵌入式系统及CPLD的六轴联动控制框图。

图2为本发明X、Y、Z、A、B、C六轴联动插补运算框图。

图3X轴的插补时序示意图。

图4Y轴的插补时序示意图。

图5Z轴的插补时序示意图。

图6A轴的插补时序示意图。

图7B轴的插补时序示意图。

图8C轴的插补时序示意图。

【具体实施方式】

参照图1所示，一种基于ARM9嵌入式系统及CPLD的六轴联动控制的方法，包括提供一ARM9嵌入式系统以及经过总线与该系统连接的CPLD，采用基于ARM9的嵌入式系统，进行六轴联动插补运算，得出六轴运动坐标的控制脉冲和运动方向的插补值，写入CPLD的FIFO队列中，并根据插补周期，将FIFO队列中对应的六轴脉冲插补值输出到电动机的信号控制端口，实现实时、准确的电动机伺服控制。

如图2所示，为本发明X、Y、Z、A、B、C六轴联动插补运算框图，将所述的六轴的指令增量分别存放在各自的被积函数寄存器中，在每次的插补周期中分别与各自的积分累加器进行累加，每次累加后均与各轴的存储容量相比较，如超出，则该轴就溢出一脉冲当量，直到六轴均溢出各自的指令增量值为止。