[发明专利]一种基于BeagleBone-Black的电机运动控制器

说明书

一种基于BeagleBone‑Black的电机运动控制器，属于工业机器人多轴运动控制器领域，本发明为解决现有电机运动控制器存在的体积大导致应用场合受限，及脉冲输出方式误差大影响控制精度问题。本发明包括BeagleBone‑Black单板计算机、FPGA和DSP；BeagleBone‑Black单板计算机，用于发布电机运动路径指令，并发送至FPGA；FPGA，用于接收BeagleBone‑Black单板计算机发布的电机运动路径指令，供DSP调取；还用于对DSP返回的粗插补运动路径进一步精插补；DSP，用于从FPGA中调取所述电机运动路径指令，并进行粗插补操作后形成粗插补运动路径返回至FPGA中；经粗插补、精插补两级规划后形成最终电机运动规划路径以脉冲信号形式输出给电机驱动器。

技术领域

本发明涉及一种为电机输出粗插补+精插补两级插补形成的优化运动路径技术，属于工业机器人多轴运动控制器领域。

背景技术

在工业机器人领域中，运动控制技术是推动新的产业革命的关键技术，而运动控制器是该技术得以具体实现的重要依托。目前该领域中主要以“PC机+运动控制卡”模式实现工业运动控制，即PC机和运动控制器的联合使用才可以实现人机交互和工业控制。该模式下的运动控制器需要和PC机绑定使用，体积较大，成本较高，应用场合受限；此外，随着运动控制技术的发展和广泛应用，对运动控制方法和相应接口技术的灵活性、可重构性提出了更高的要求。

另外，现有运动控制器控制方法上，脉冲输出控制主要通过定时在一定时间输出设定的脉冲个数来实现，但这种方法受到定时器性能的约束，导致脉冲个数存在误差，影响运动控制的精度。

发明内容

本发明目的是为了解决现有电机运动控制器存在的体积大导致应用场合受限，及脉冲输出方式误差大影响控制精度问题，提供了一种基于BeagleBone-Black的电机运动控制器。

本发明所述一种基于BeagleBone-Black的电机运动控制器，包括BeagleBone-Black单板计算机1、FPGA2和DSP3；

BeagleBone-Black单板计算机1，用于发布电机运动路径指令，并发送至FPGA2；

FPGA2，用于接收BeagleBone-Black单板计算机1发布的电机运动路径指令，供DSP3调取；还用于对DSP3返回的粗插补运动路径进一步精插补；

DSP3，用于从FPGA2中调取所述电机运动路径指令，并进行粗插补操作后形成粗插补运动路径返回至FPGA2中；

经粗插补、精插补两级规划后形成最终电机运动规划路径以脉冲信号形式输出给电机驱动器。

优选地，粗插补操作的实现方式：在DSP3中通过时间分割法对BeagleBone-Black单板计算机1发布的电机运动路径进行粗略分段形成多段粗略插补路径；精插补的操作的实现方式：对每一段粗略插补路径在FPGA2中通过数字积分器进行细化，积分形成的路径作为最终电机运动规划路径并以脉冲形式输出。

优选地，FPGA2内部构建有双口RAM201、编码器接口模块202、电机状态监控模块203和脉冲输出模块204；

双口RAM201用于接收BeagleBone-Black单板计算机1发布的电机运动路径指令，还用于被DSP3调取该指令，还用于接收DSP3返回的粗插补运动路径并转发至脉冲输出模块204；

编码器接口模块202，用于接收电机转速信号；

电机状态监控模块203，用于接收电机的状态信号；

脉冲输出模块204，采用数字积分器实现，用于将粗插补运动路径采用数字积分方式进行精插补，生成最终电机运动规划路径。

优选地，DSP3实现粗插补操作过程为：