多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，包括主控模塊、核心算法模塊、反饋采集模塊、專(zhuān)用數(shù)字IO模塊、通用數(shù)字IO模塊、通訊模塊、電機(jī)控制信號(hào)輸出模塊、電源處理模塊；所述主控模塊分別與通用數(shù)字IO模塊、通訊模塊、核心算法模塊連接，核心算法模塊與專(zhuān)用數(shù)字IO模塊連接，核心算法模塊與電機(jī)控制信號(hào)輸出模塊連接，反饋采集模塊與核心算法模塊連接；通用數(shù)字IO模塊通過(guò)IO接口分別與控制面板、手輪、顯示器連接，反饋采集模塊通過(guò)增量型編碼器光柵接口與增量編碼器連接，電機(jī)控制信號(hào)輸出模塊通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有設(shè)備實(shí)現(xiàn)多軸運(yùn)動(dòng)控制功能，大幅度降低了開(kāi)發(fā)平臺(tái)成本，特別適用高校教學(xué)、低端產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，特別涉及一種多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，用于高校教學(xué)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市場(chǎng)上的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)多采用嵌入式計(jì)算機(jī)或DSP核心，雖然功能強(qiáng)大、性能優(yōu)異，但成本較高，多數(shù)低成本產(chǎn)品無(wú)法使用，高校教學(xué)等需求也無(wú)法大面積普及。
[0003]而以單片機(jī)為主的低成本芯片卻普遍并不為運(yùn)動(dòng)控制等高端應(yīng)用所接受，只用來(lái)從事一些邏輯控制。然而，對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，如航天飛機(jī)，仍然用單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)開(kāi)發(fā)工作，以保證穩(wěn)定性，并使其發(fā)揮出最大效能，說(shuō)明低成本芯片仍然能在復(fù)雜的系統(tǒng)中應(yīng)用。因此，應(yīng)用低成本芯片開(kāi)發(fā)用于高校教學(xué)、低端產(chǎn)品開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)不僅成本底，而且能夠足用戶(hù)的需要。而目前尚無(wú)此類(lèi)產(chǎn)品在市場(chǎng)上出現(xiàn)，文獻(xiàn)中也未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低成本多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用單片機(jī)構(gòu)成主控模塊，通過(guò)主控模塊控制其它電路模塊，設(shè)計(jì)制作多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)有和控制面板、反饋信號(hào)、計(jì)算機(jī)、限位開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、編碼器及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的接口，充分利用現(xiàn)有設(shè)備實(shí)現(xiàn)多軸運(yùn)動(dòng)控制功能，以求大幅度降低開(kāi)發(fā)平臺(tái)成本，適用高校教學(xué)、低端產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需求。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，其特征在于:開(kāi)發(fā)平臺(tái)電路包括主控模塊、核心算法模塊、反饋采集模塊、專(zhuān)用數(shù)字IO模塊、通用數(shù)字IO模塊、通訊模塊、電機(jī)控制信號(hào)輸出模塊、電源處理模塊；
所述電源處理模塊與主控模塊連接，主控模塊分別與通用數(shù)字IO模塊、通訊模塊、核心算法模塊連接，核心算法模塊與專(zhuān)用數(shù)字IO模塊連接，核心算法模塊與電機(jī)控制信號(hào)輸出模塊連接，反饋采集模塊與核心算法模塊連接；通用數(shù)字IO模塊通過(guò)IO接口分別與控制面板、手輪、顯示器連接，反饋采集模塊通過(guò)增量型編碼器光柵接口與增量編碼器連接，電機(jī)控制信號(hào)輸出模塊通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接；
所述主控模塊由ATmegal28單片機(jī)構(gòu)成，用于完成綜合控制、邏輯控制、通訊功能；所述核心算法模塊由一塊ATmegal28單片機(jī)構(gòu)成，主要用于對(duì)反饋信息、專(zhuān)用IO信息進(jìn)行采集和運(yùn)算；
所述反饋采集模塊由高速光電隔離芯片及差分電路構(gòu)成，再由差分電路對(duì)隔離后的信息進(jìn)行差分，然后送入主控模塊，減少反饋信息所受到的環(huán)境干擾；
所述通用數(shù)字IO模塊采用74HC595芯片，74HC595芯片通過(guò)TLP521-4光電隔離芯片與構(gòu)成主控模塊的ATmegal28單片機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)I/O拓展，增加I/O數(shù)量；采用TLP521-4光電隔離芯片采集信息，從而保護(hù)主控模塊的穩(wěn)定工作；
所述專(zhuān)用數(shù)字I/o模塊由MCU (ATmegal28)、編碼器、行程限制元件、回零標(biāo)志電路、放大器使能電路、比較相等輸出電路、方向輸出電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和放大器出錯(cuò)電路連接組成；
行程限制元件用于電機(jī)的限位、回零標(biāo)志電路用于觸發(fā)電機(jī)，令其轉(zhuǎn)動(dòng)到零點(diǎn)、放大器出錯(cuò)電路用于采集電機(jī)驅(qū)動(dòng)器工作電壓，當(dāng)電機(jī)電流過(guò)大，觸發(fā)放大器出錯(cuò)電路向系統(tǒng)傳送出錯(cuò)信號(hào)，主控模塊發(fā)出指令使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；
放大器使能電路輸入端與ATmegal28的一個(gè)I/O端口連接，當(dāng)ATmegal28的I/O端口電平有效時(shí)，觸發(fā)則放大器電路使能；
比較相等輸出電路分別與ATmegal28的一個(gè)I/O端口、放大器使能電路輸出端、方向輸出電路連接，對(duì)從放大器出錯(cuò)電路采集的電平與系統(tǒng)設(shè)定電平進(jìn)行比較，如采集的電平與系統(tǒng)設(shè)定電平相等，則觸發(fā)此功能；
方向輸出電路由比較相等輸出電路控制，其輸出端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向由ATmegal28的兩個(gè)I/O端口與比較相等輸出的電路的輸出電平進(jìn)行邏輯運(yùn)算，如比較相等輸出電路的輸出電平為低電平時(shí)，則方向輸出電路不工作，如比較相等輸出電路的輸出電平為高電平，則電機(jī)具體的輸出方向由ATmegal28的兩個(gè)I/O端口控制；
放大器出錯(cuò)電路包括AD電壓采集芯片，AD電壓采集芯片采集電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的工作電壓，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的工作電壓進(jìn)行監(jiān)控，如果電機(jī)驅(qū)動(dòng)器工作電壓異常，則放大器出錯(cuò)電路輸出低電平，如電機(jī)驅(qū)動(dòng)器工作電壓正常，則放大器出錯(cuò)電路輸出高電平；
專(zhuān)用數(shù)字I/O模塊的I/O信息優(yōu)先級(jí)最高，如正向行程限制I/O被觸發(fā)時(shí)，系統(tǒng)優(yōu)先處理此信息，使電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，即使上位機(jī)再次下達(dá)正向運(yùn)動(dòng)指令，此電路部分仍舊不予處理，當(dāng)上位機(jī)下達(dá)負(fù)向運(yùn)動(dòng)指令時(shí)，此電路部分將解除鎖定予以處理；
所述通訊模塊包括RS232模塊、CAN模塊、以太網(wǎng)模塊，此三個(gè)模塊并行通訊，使用者可采用這三種中任何一種通訊方式使上位機(jī)與控制系統(tǒng)建立聯(lián)系；采用RS232、CAN、以太網(wǎng)三種通訊方式與上位機(jī)進(jìn)行通訊，通訊模塊使主控模塊與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)交換的信息可在上位機(jī)上進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，波形分析，圖像顯示；
所述電機(jī)控制信號(hào)輸出模塊由HCPL2630高速光電隔離芯片與其相關(guān)濾波電路構(gòu)成，因控制信號(hào)輸出頻率較高，此模塊采用高速的光隔芯片；
所述電源處理模塊由7805芯片與7812芯片及其相關(guān)濾波電路構(gòu)成，為系統(tǒng)提供5V及土 12V系統(tǒng)電源。
[0006]利用多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)控制電機(jī)工作的步驟:
(1)首先根據(jù)任務(wù)要求，通過(guò)PC機(jī)、工控機(jī)、控制面板、手輪或傳感器向多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)發(fā)布指令，選擇執(zhí)行項(xiàng)目，
(2)多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)上位機(jī)下達(dá)的指令進(jìn)行分析并儲(chǔ)存，并對(duì)相應(yīng)的電機(jī)下達(dá)運(yùn)動(dòng)指令；
(3)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所對(duì)應(yīng)的反饋信息，如編碼器信息，電流的大小，傳送給多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)所反饋的信息進(jìn)行分析運(yùn)算，并根據(jù)所存儲(chǔ)的上位機(jī)指令對(duì)電機(jī)下達(dá)二次運(yùn)動(dòng)指令，指令以脈沖或模擬電壓方式輸出，此次下達(dá)的二次運(yùn)動(dòng)指令會(huì)根據(jù)系統(tǒng)所設(shè)定的伺服周期及反饋信息進(jìn)行不停的運(yùn)算及修改，如第一次的運(yùn)動(dòng)指令不足以使電機(jī)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)平滑，或電機(jī)的實(shí)際速度不能按照指令中預(yù)想的速度運(yùn)行，則二次運(yùn)動(dòng)指令會(huì)對(duì)輸出脈沖或模擬電壓進(jìn)行比例，積分，微分的三種方式運(yùn)算，從而達(dá)到電機(jī)按照指令中預(yù)想的運(yùn)動(dòng)效果，并告知上位機(jī)電機(jī)所運(yùn)動(dòng)的軌跡及波形；
(4)當(dāng)外部信號(hào)觸發(fā)了系統(tǒng)中的專(zhuān)用數(shù)字I/O模塊，此時(shí)系統(tǒng)停止運(yùn)算，優(yōu)先處理此類(lèi)信息，使電機(jī)停止或進(jìn)行回零運(yùn)動(dòng)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)效果是具有標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)控制開(kāi)發(fā)平臺(tái)架構(gòu)，具有多軸開(kāi)發(fā)能力，可在低成本的基礎(chǔ)上對(duì)大多數(shù)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證及改進(jìn)。系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有設(shè)備實(shí)現(xiàn)多軸運(yùn)動(dòng)控制功能，大幅度降低了開(kāi)發(fā)平臺(tái)成本，特別適用高校教學(xué)、低端產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需求。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1、是本發(fā)明的系統(tǒng)組成框圖；
圖2、是本發(fā)明的核心算法模塊控制原理圖；
圖3、是本發(fā)明系統(tǒng)應(yīng)用不意圖；
圖4、電機(jī)控制原理圖；
圖5、專(zhuān)用數(shù)字IO模塊組成框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]為了更清楚的理解本發(fā)明，結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明:
具體實(shí)施例子:飛機(jī)模擬機(jī)的“隨動(dòng)油門(mén)臺(tái)”
在此項(xiàng)目中采用本發(fā)明對(duì)兩個(gè)電機(jī)進(jìn)行高精度控制，本項(xiàng)目中電機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)油門(mén)擺桿進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，油門(mén)擺桿總行程為120度，要求控制精度達(dá)到0.05度，當(dāng)油門(mén)擺桿達(dá)到O度與120度這兩端時(shí)，電機(jī)不再向前運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明中采用6000線的差分編碼器作為反饋器件，本發(fā)明可對(duì)6000線的差分信號(hào)進(jìn)行4分頻，從而使精度提高四倍。在O度與120度兩端采用光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行限位，當(dāng)油門(mén)擺桿運(yùn)動(dòng)到這兩端時(shí)觸動(dòng)“專(zhuān)用I/O”則停止運(yùn)動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)超出這個(gè)范圍的運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明對(duì)電機(jī)實(shí)行高精度控制，控制精度達(dá)到0.015度，并把電機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡反饋到上位機(jī)，同時(shí)反饋速度信息，位置信息。
[0010]多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)平臺(tái)電路包括主控模塊、核心算法模塊、反饋采集模塊、專(zhuān)用數(shù)字IO模塊、通用數(shù)字IO模塊、通訊模塊、電機(jī)控制信號(hào)輸出模塊、電源處理模塊；
電源處理模塊與主控模塊連接，主控模塊分別與通用數(shù)字IO模塊、通訊模塊、核心算法模塊連接，核心算法模塊與專(zhuān)用數(shù)字IO模塊連接，核心算法模塊與電機(jī)控制信號(hào)輸出模塊連接，反饋采集模塊與核心算法模塊連接；通用數(shù)字IO模塊通過(guò)IO接口分別與控制面板、手輪、顯示器連接，反饋采集模塊通過(guò)增量型編碼器光柵接口與增量編碼器連接，電機(jī)控制信號(hào)輸出模塊通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接；
主控模塊由ATmegal28單片機(jī)構(gòu)成，其功能用于完成綜合控制、邏輯控制、通訊；
所述核心算法模塊由一塊ATmegal28單片機(jī)構(gòu)成，主要用于對(duì)反饋信息、專(zhuān)用IO信息進(jìn)行采集和運(yùn)算；如對(duì)兩個(gè)電機(jī)進(jìn)行同時(shí)控制，并使這兩個(gè)電機(jī)在平面空間上進(jìn)行圓弧運(yùn)動(dòng)(如在一張白紙上畫(huà)圓)，這時(shí)須核心算法模塊對(duì)兩個(gè)電機(jī)的反饋進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，并對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行脈沖輸出完成運(yùn)動(dòng)控制功能。電機(jī)的反饋信息由電流、位置、速度三種方式組成，故核心算法模塊由電流環(huán)控制、位置環(huán)控制、速度環(huán)控制三種閉環(huán)控制方式組成；
反饋采集模塊由高速光隔及差分電路構(gòu)成，對(duì)所采集到的反饋信息首先進(jìn)行光電隔離使其不會(huì)損壞電路，因反饋信息頻率較高，故此處應(yīng)采用高速光電隔離芯片，再對(duì)隔離后的信息進(jìn)行差分進(jìn)入主控模塊，減少反饋信息所受到的環(huán)境干擾；
通用數(shù)字IO模塊采用74HC595芯片，74HC595芯片通過(guò)TLP521-4光電隔離芯片與構(gòu)成主控模塊的ATmegal28單片機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)I/O拓展，增加I/O數(shù)量；采用TLP521-4光電隔離芯片采集信息隔離開(kāi)，從而保護(hù)主控模塊的穩(wěn)定工作。
[0011]專(zhuān)用數(shù)字I/O模塊由行程限制元件、回零標(biāo)志電路、放大器出錯(cuò)電路、放大器使能電路、方向輸出電路、比較相等輸出電路組成；
行程限制元件(電機(jī)的限位)、回零標(biāo)志電路(如觸發(fā)此功能電機(jī)將運(yùn)動(dòng)到零點(diǎn))、放大器出錯(cuò)電路(如電機(jī)電流過(guò)大，則觸發(fā)此功能停止電機(jī)運(yùn)動(dòng))、放大器使能電路(當(dāng)觸發(fā)此I/0，則放大器電路使能)、方向輸出電路(電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向由此I/O信號(hào)控制)、比較相等輸出電路(對(duì)采集的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的工作電壓電壓進(jìn)行比較，如采集的電源電壓與系統(tǒng)設(shè)定電壓相等,則觸發(fā)此功能)組成。
[0012]專(zhuān)用數(shù)字I/O模塊的I/O信息優(yōu)先級(jí)最高，如正向行程限制I/O被觸發(fā)時(shí)，系統(tǒng)優(yōu)先處理此信息，使電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，即使上位機(jī)再次下達(dá)正向運(yùn)動(dòng)指令，此電路部分仍舊不予處理，當(dāng)上位機(jī)下達(dá)負(fù)向運(yùn)動(dòng)指令時(shí)，此電路部分將解除鎖定予以處理。
[0013]專(zhuān)用數(shù)字I/O模塊由行程限制元件、回零標(biāo)志電路、放大器出錯(cuò)電路、放大器使能電路、方向輸出電路、比較相等輸出電路連接組成。
[0014]采用光隔芯片使主控模塊與IO采集信息隔離開(kāi)，從而保護(hù)主控模塊的穩(wěn)定工作； 通訊模塊包括RS232模塊、CAN模塊、以太網(wǎng)模塊，采用RS232、CAN、以太網(wǎng)三種通訊方
式與上位機(jī)進(jìn)行通訊，通訊模塊使主控模塊與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)交換的信息可在上位機(jī)上進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，波形分析，圖像顯示等；
所述電機(jī)控制信號(hào)輸出模塊由HCPL2630高速光電隔離芯片與其相關(guān)濾波電路構(gòu)成，因控制信號(hào)輸出頻率較高，顧此模塊采用高速的光隔芯片。
[0015]電源處理模塊由7805芯片與7812芯片及其相關(guān)濾波電路構(gòu)成，為系統(tǒng)提供5V及土 12V系統(tǒng)電源。
[0016]根據(jù)上述說(shuō)明，結(jié)合本領(lǐng)域技術(shù)可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方案。
【權(quán)利要求】
1.多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，其特征在于:開(kāi)發(fā)平臺(tái)電路包括主控模塊、核心算法模塊、反饋采集模塊、專(zhuān)用數(shù)字IO模塊、通用數(shù)字IO模塊、通訊模塊、電機(jī)控制信號(hào)輸出模塊和電源處理模塊； 所述電源處理模塊與主控模塊連接，主控模塊分別與通用數(shù)字IO模塊、通訊模塊、核心算法模塊連接，核心算法模塊與專(zhuān)用數(shù)字IO模塊連接，核心算法模塊與電機(jī)控制信號(hào)輸出模塊連接，反饋采集模塊與核心算法模塊連接；通用數(shù)字IO模塊通過(guò)IO接口分別與控制面板、手輪、顯示器連接，反饋采集模塊通過(guò)增量型編碼器光柵接口與增量編碼器連接，電機(jī)控制信號(hào)輸出模塊通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接； 所述主控模塊由ATmegal28單片機(jī)構(gòu)成，用于完成綜合控制、邏輯控制、通訊功能；所述核心算法模塊由一塊ATmegal28單片機(jī)構(gòu)成，主要用于對(duì)反饋信息、專(zhuān)用IO信息進(jìn)行采集和運(yùn)算； 所述反饋采集模塊由高速光電隔離芯片及差分電路構(gòu)成，再由差分電路對(duì)隔離后的信息進(jìn)行差分，然后送入主控模塊，減少反饋信息所受到的環(huán)境干擾； 所述通用數(shù)字IO模塊采用74HC595芯片，74HC595芯片通過(guò)TLP521-4光電隔離芯片與構(gòu)成主控模塊的ATmegal28單片機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)I/O拓展，增加I/O數(shù)量；采用TLP521-4光電隔離芯片采集信息，從而保護(hù)主控模塊的穩(wěn)定工作； 所述專(zhuān)用數(shù)字I/O模塊由MCU (ATmegal28)、編碼器、行程限制元件、回零標(biāo)志電路、放大器使能電路、比較相等輸出電路、方向輸出電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和放大器出錯(cuò)電路連接組成； 行程限制元件用于電機(jī)的限位、回零標(biāo)志電路用于觸發(fā)電機(jī)，令其轉(zhuǎn)動(dòng)到零點(diǎn)、放大器出錯(cuò)電路用于采集電機(jī)驅(qū)動(dòng)器工作電壓，當(dāng)電機(jī)電流過(guò)大，觸發(fā)放大器出錯(cuò)電路向系統(tǒng)傳送出錯(cuò)信號(hào)，主控模塊發(fā)出指令使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)； 放大器使能電 路輸入端與ATmegal28的一個(gè)I/O端口連接，當(dāng)ATmegal28的I/O端口電平有效時(shí)，觸發(fā)則放大器電路使能； 比較相等輸出電路分別與ATmegal28的一個(gè)I/O端口、放大器使能電路輸出端、方向輸出電路連接，對(duì)從放大器出錯(cuò)電路采集的電平與系統(tǒng)設(shè)定電平進(jìn)行比較，如采集的電平與系統(tǒng)設(shè)定電平相等，則觸發(fā)此功能； 方向輸出電路由比較相等輸出電路控制，其輸出端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向由ATmegal28的兩個(gè)I/O端口與比較相等輸出的電路的輸出電平進(jìn)行邏輯運(yùn)算，如比較相等輸出電路的輸出電平為低電平時(shí)，則方向輸出電路不工作，如比較相等輸出電路的輸出電平為高電平，則電機(jī)具體的輸出方向由ATmegal28的兩個(gè)I/O端口控制； 放大器出錯(cuò)電路包括AD電壓采集芯片，AD電壓采集芯片采集電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的工作電壓，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的工作電壓進(jìn)行監(jiān)控，如果電機(jī)驅(qū)動(dòng)器工作電壓異常，則放大器出錯(cuò)電路輸出低電平，如電機(jī)驅(qū)動(dòng)器工作電壓正常，則放大器出錯(cuò)電路輸出高電平； 專(zhuān)用數(shù)字I/O模塊的I/O信息優(yōu)先級(jí)最高，如正向行程限制I/O被觸發(fā)時(shí)，系統(tǒng)優(yōu)先處理此信息，使電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，即使上位機(jī)再次下達(dá)正向運(yùn)動(dòng)指令，此電路部分仍舊不予處理，當(dāng)上位機(jī)下達(dá)負(fù)向運(yùn)動(dòng)指令時(shí)，此電路部分將解除鎖定予以處理； 所述通訊模塊包括RS232模塊、CAN模塊、以太網(wǎng)模塊，此三個(gè)模塊并行通訊，使用者可采用這三種中任何一種通訊方式使上位機(jī)與控制系統(tǒng)建立聯(lián)系；采用RS232、CAN、以太網(wǎng)三種通訊方式與上位機(jī)進(jìn)行通訊，通訊模塊使主控模塊與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)交換的信息可在上位機(jī)上進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，波形分析，圖像顯示； 所述電機(jī)控制信號(hào)輸出模塊由HCPL2630高速光電隔離芯片與其相關(guān)濾波電路構(gòu)成，因控制信號(hào)輸出頻率較高，此模塊采用高速的光隔芯片； 所述電源處理模塊由7805芯片與7812芯片及其相關(guān)濾波電路構(gòu)成，為系統(tǒng)提供5V及土 12V系統(tǒng)電源。
2.一種利用多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)控制電機(jī)工作的步驟: (1)首先根據(jù)任務(wù)要求，通過(guò)PC機(jī)、工控機(jī)、控制面板、手輪或傳感器向多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)發(fā)布指令，選擇執(zhí)行項(xiàng)目； (2) 多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)上位機(jī)下達(dá)的指令進(jìn)行分析并儲(chǔ)存，并對(duì)相應(yīng)的電機(jī)下達(dá)運(yùn)動(dòng)指令； (3)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所對(duì)應(yīng)的反饋信息，如編碼器信息，電流的大小，傳送給多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)所反饋的信息進(jìn)行分析運(yùn)算，并根據(jù)所存儲(chǔ)的上位機(jī)指令對(duì)電機(jī)下達(dá)二次運(yùn)動(dòng)指令，指令以脈沖或模擬電壓方式輸出，此次下達(dá)的二次運(yùn)動(dòng)指令會(huì)根據(jù)系統(tǒng)所設(shè)定的伺服周期及反饋信息進(jìn)行不停的運(yùn)算及修改，如第一次的運(yùn)動(dòng)指令不足以使電機(jī)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)平滑，或電機(jī)的實(shí)際速度不能按照指令中預(yù)想的速度運(yùn)行，則二次運(yùn)動(dòng)指令會(huì)對(duì)輸出脈沖或模擬電壓進(jìn)行比例，積分，微分的三種方式運(yùn)算，從而達(dá)到電機(jī)按照指令中預(yù)想的運(yùn)動(dòng)效果，并告知上位機(jī)電機(jī)所運(yùn)動(dòng)的軌跡及波形； (4)當(dāng)外部信號(hào)觸發(fā)了系統(tǒng)中的專(zhuān)用數(shù)字I/O模塊，此時(shí)系統(tǒng)停止運(yùn)算，優(yōu)先處理此類(lèi)信息，使電機(jī)停止或進(jìn)行回零運(yùn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G05B19/414GK103488126SQ201310457241
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】史屹君, 孫成文, 張萌, 劉洋, 陳廣永, 毛雪冬 申請(qǐng)人:天津市中環(huán)電子計(jì)算機(jī)有限公司