[实用新型]基于DSP为核心控制器的开放式五轴数控系统

说明书

本实用新型涉及一种五轴数控系统，具体地说是基于DSP为核心控制器的开放式五轴数控系统。

随着先进制造技术的发展，数控技术已经成为衡量一个国家制造业现代化程度的标志。数控系统正朝着柔性化、智能化和网络化方向发展，结构封闭、模块固定的传统数控系统已不在满足现代数控系统的发展要求，开放式数控系统成为数控技术的发展主流。它在很大程度上提高了数控系统的性能，同时扩展了数控系统的功能。此外，在高档制造设备方面，五轴联动控制技术是发达国家争相发展的先进制造技术，是数控技术中难度最大、应用范围最广的控制技术，它对提升我国的高端制造设备具有重要作用。因此，需要建立一个开放的五轴数控系统平台。开放式数控系统并没有具体的实现方式，最常见的实现方式是基于PC的开放式数控系统。然而，数控系统本身具有很强的实时控制和实时交互等特性，以PC为研究平台的开方式数控系统在结构和性能上存在局限性，而嵌入式系统在软硬件平台上迎合了数控系统的实时性要求。

PC为基础的开放式数控系统在结构和性能上都存在很大局限性：所具备的开放性都是计算机本身固有的开放特征，没有定制适合于数控系统的开放结构，要完全依赖于PC的结构体系框架；其次，在底层硬件设计和操作系统环境方面，PC计算机只是一个通用平台，没有迎合数控系统的特殊性要求。因此，不能很好的从软硬件底层上搭建开放式数控平台；操作端运行是采用通用的操作系统，如DOS，Windows操作系统，DOS是一个单任务操作系统，无法满足数控系统并行多任务的要求；Windows操作系统又过庞大和累赘，实时性存在很大的局限性。基于PC的数控系统往往功能强大，相对一些功能要求单一的简单系统，就显得有些大材小用，成本过高。

本实用新型提供了基于DSP为核心控制器的开放式五轴数控系统，能够有效解决现有的五轴数控系统结构复杂、响应速度慢、可靠性低、灵活性差的问题。

为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：基于DSP为核心控制器的开放式五轴数控系统，其特征在于，包括控制端和执行端，所述的控制端包括操作端、ARM模块、触摸屏、EEPROM、DSP模块和储存单元，所述的操作端通过数据线与ARM模块连接，ARM模块与触摸屏连接，ARM模块与DSP模块之间通过CAN总线实现通信连接，DSP模块还分别与EEPROM和储存单元连接；所述的执行端包括电机控制板、伺服电机、五轴数控机床、PGA、A/D转换模块、电液伺服阀和D/A转换模块，所述的电机控制板、A/D转换模块和D/A转换模块分别连接到DSP模块上，所述的伺服电机分别连接电机控制板和五轴数控机床，所述的PGA分别连接A/D转换模块和五轴数控机床，所述的电液伺服阀分别连接D/A转换模块和五轴数控机床，所述的五轴数控机床通过电缆与DSP模块连接。

优选的，所述的ARM模块是型号为S3C2410的ARM芯片。

优选的，所述的DSP模块是TI公司生产的32位浮点DSP控制器TMS320F28335。

优选的，所述的储存单元为以下三种存储设备中的一种或多种：IDE硬盘、FLASH和内存。

优选的，所述五轴数控机床与DSP模块之间的电缆采用具有光电隔离功能的电缆。

优选的，所述的CAN总线采用独立的CAN总线控制器MCP2510和CAN总线收发器TJA1050。

优选的，所述的CAN总线采用独立的CAN总线控制器MCP2510和CAN总线收发器TJA1050。

本实用新型的有益效果是：该实用新型结构简单、响应速度快、可靠性高、灵活性好，能够更好的满足机械加工中的更高要求，提高数控机床使用安全性和效率。

图1是本实用新型原理结构框图。

如图1所示，该实用新型的五轴数控系统包括控制端和执行端，所述的控制端包括操作端、ARM模块、触摸屏、EEPROM（电可擦可编程只读存储器）、DSP模块和储存单元，所述的操作端通过数据线与ARM模块连接，ARM模块与触摸屏连接，通过触摸屏实时监控操作进程，ARM模块与DSP模块之间通过CAN总线实现通信连接，DSP模块还分别与EEPROM和储存单元连接，并通过EEPROM对运行程序进行编辑、设置、修改等一系列管理。

优选的，所述的ARM模块是型号为S3C2410的ARM芯片，用来负责各种接口通信与人机交互、数据存储与发送。

优选的，所述的DSP模块是TI公司生产的32位浮点DSP控制器TMS320F28335，主要负责各外设的控制，PID算法，以及与ARM平台间的数据交互。