[实用新型]一种实现平面运动的伺服或步进电机控制系统

说明书

技术领域

 本实用新型涉及一种平面运动控制技术，尤其是涉及一种实现平面运动的伺服或步进电机控制系统。

背景技术

平面运动具有二维控制驱动的特点，平面运动在现代数控装备和其它超精密加工设备中具有广阔的应用前景，尤其在各种经济型数控系统中的运用比较广泛，如应用于激光加工系统中的激光切割机、激光划片机等，因此平面运动受到了学术界和工业界的广泛关注。在半导体前道加工装备领域中，要求平面运动的电机的运动精度达到亚微米级甚至纳米级，然而仅靠提高机械部件与电气执行部件自身精度来实现，不仅代价高昂而且难以实现高速度，因此最合适的方法是结合软硬件方法来提高精度。

目前，常见的电机平面运动联动技术一般采用软件方法，即采用现有的直线插补技术和圆弧插补技术来实现，但这种采用软件方法实现电机平面运动联动的技术受控制电机速度的限制，不能同时满足高速度与高精度。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种实现平面运动的伺服或步进电机控制系统，其能够有效地提高伺服或步进电机控制的速度和精度，能够实现直线平面运动和圆弧平面运动。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种实现平面运动的伺服或步进电机控制系统，其特征在于包括时钟发生器、PLD芯片、第一伺服或步进电机和第二伺服或步进电机，所述的PLD芯片内置有控制器、用于速度控制的预分频器及用于轨迹控制的第一分频器和第二分频器，所述的时钟发生器的信号输出端与所述的预分频器的信号输入端连接，所述的预分频器的信号输出端分别与所述的第一分频器的信号输入端和所述的第二分频器的信号输入端连接，所述的控制器控制所述的第一分频器的分频数和所述的第二分频器的分频数，所述的第一分频器的信号输出端与所述的第一伺服或步进电机连接，所述的第二分频器的信号输出端与所述的第二伺服或步进电机连接，所述的第一伺服或步进电机和所述的第二伺服或步进电机同步移动。

该伺服或步进电机控制系统还包括嵌入式处理器，所述的嵌入式处理器分别与所述的控制器和所述的预分频器连接，所述的嵌入式处理器输出实现直线平面运动的参数或实现圆弧平面运动的参数给所述的控制器，所述的嵌入式处理器控制所述的预分频器的分频数。

如果当前时刻所述的第一分频器的信号输出端输出的脉冲信号的频率与所述的时钟发生器产生的时钟信号的频率固定，且所述的第二分频器的信号输出端输出的脉冲信号的频率与所述的时钟发生器产生的时钟信号的频率固定时，则当前时刻所述的第一伺服或步进电机将移动到的位置与所述的第二伺服或步进电机将移动到的位置成线性关系，实现直线平面运动；

如果当前时刻所述的第一分频器的信号输出端输出的脉冲信号的频率为X²+Y²=C的对X的导数，且所述的第二分频器的信号输出端输出的脉冲信号的频率为X²+Y²=C的对Y的导数时，则实现圆弧平面运动，其中，X为前一时刻所述的第一伺服或步进电机的位置，Y为前一时刻所述的第二伺服或步进电机的位置，C为常数。 

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1）本实用新型的控制系统利用同一个时钟信号实现对两个伺服或步进电机的同步控制，这样不仅可以更加方便地对两个伺服或步进电机同步控制，而且可以控制两个伺服或步进电机联动产生的平面运动的合成速度；同时由于充分利用了控制器、预分频器、第一分频器和第二分频器等硬件资源，因此使得实时控制的速度更快、精度可以更高。

2）本实用新型的控制系统通过改变预分频器输出的脉冲信号的频率，可以解决第一伺服或步进电机和第二伺服或步进电机的速度控制问题；通过改变第一分频器和第二分频器输出的脉冲信号的频率可以控制第一伺服或步进电机和第二伺服或步进电机联动实现直线平面运动或圆弧平面运动，解决轨迹问题。

附图说明

图1为本实用新型的实现平面运动的伺服或步进电机控制系统的组成框图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。