專(zhuān)利名稱(chēng)：拓?fù)涫骄W(wǎng)絡(luò)控制多軸運(yùn)動(dòng)控制卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種拓?fù)涫骄W(wǎng)絡(luò)控制多軸運(yùn)動(dòng)控制卡,可廣泛應(yīng)用于各種機(jī)器人系統(tǒng) 和工業(yè)數(shù)控系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
多軸運(yùn)動(dòng)控制卡作為機(jī)器人控制系統(tǒng)的底層控制器，直接決定著機(jī)器人的性能:同時(shí)， 隨著制造業(yè)的發(fā)展，中、大批量生產(chǎn)的趨勢(shì)日益增強(qiáng)，生產(chǎn)任務(wù)、生產(chǎn)環(huán)境也日趨復(fù)雜， 這對(duì)數(shù)控技術(shù)的柔性和通用性提出了更高的要求隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、總線技術(shù)的發(fā)展，還要 求新一代控制系統(tǒng)具有靈活、標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)功能。多數(shù)運(yùn)動(dòng)控制卡僅有運(yùn)動(dòng)控制功能，因此在控制機(jī)器人本體或數(shù)控設(shè)備運(yùn)動(dòng)時(shí)，還需 借助外部傳感系統(tǒng)獲取的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)所控設(shè)備的運(yùn)動(dòng)。如機(jī)器人避障等。雖然現(xiàn)在部分多軸運(yùn)動(dòng)控制卡具有網(wǎng)絡(luò)控制功能，但其網(wǎng)絡(luò)控制方式比較有限，如僅 支持串口通訊或CAN總線通訊等。系統(tǒng)異常時(shí)，如系統(tǒng)掉電情況下，不具備數(shù)據(jù)保存功能。部分多軸運(yùn)動(dòng)控制卡不能在噪音比較大，電磁干擾比較嚴(yán)重的環(huán)境下正常工作。 發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種拓?fù)涫骄W(wǎng)絡(luò)控制多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，通過(guò)核心 控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)掉電、網(wǎng)絡(luò)通信、傳感器信息采集等的多方面管理。本實(shí)用新型提供了拓?fù)涫骄W(wǎng)絡(luò)控制多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，其特征在于，所述控制卡進(jìn)一步 包括電源單元，可編程邏輯器件單元，網(wǎng)絡(luò)通訊單元，掉電數(shù)據(jù)保存單元，傳感器信息 釆集單元，電機(jī)位置信息采集單元和核心控制器，所述核心控制器連接所述可編程邏輯器 件單元、網(wǎng)絡(luò)通訊單元、掉電數(shù)據(jù)保存單元、傳感器信息采集單元，所述核心控制器通過(guò) 數(shù)據(jù)總線、地址總線接收所述可編程邏輯器件輸出的電機(jī)位置信號(hào)控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)，并接收 所述傳感器信息釆集單元輸出的數(shù)字量或模擬量信號(hào)進(jìn)行傳感器信息融合與處理以及模 擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換,所述核心控制器接收所述網(wǎng)絡(luò)通訊單元輸出的運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制處理，所述核心控制器分別將電機(jī)的運(yùn)動(dòng)信息、數(shù)據(jù)信息分別輸出至所述網(wǎng)絡(luò)通訊單元和 掉電數(shù)據(jù)保存單元。比較好的是.所述電源單元進(jìn)一步包括四個(gè)分別為12V、 5V、 3.3V的電壓轉(zhuǎn)換芯片組 成，為所述核心控制器、可編程邏輯器件、傳感器信息采集單元和電機(jī)位覽信息采集單元 提供工作電源。比較好的是，所述核心控制器由數(shù)字信號(hào)處理芯片、晶振電路和復(fù)位電路組成。 比較好的是，所述網(wǎng)絡(luò)通訊單元包括CAN驅(qū)動(dòng)芯片、以太網(wǎng)芯片和串口驅(qū)動(dòng)芯片，所述三芯片分別前后串接一 光電隔離芯片組成，所述單元用于通過(guò)CAN總線或以太網(wǎng)或串口總線接收用戶輸出的運(yùn)動(dòng)控制信息，輸出電機(jī)的運(yùn)動(dòng)信息至用戶。比較好的是，所述掉電數(shù)據(jù)保存單元由電壓監(jiān)測(cè)模塊和E2PR0M芯片組成。 采用上述結(jié)構(gòu)的控制卡，具有基于總線型拓?fù)涫骄W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的CAN總線、有線/無(wú)線以太網(wǎng)以及串口通訊功能，以及掉電數(shù)據(jù)保存和抗電磁干擾等功能。


下面，參照附圖，對(duì)于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員而S，從對(duì)本實(shí)用新型的詳細(xì)描述中， 本實(shí)用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)。 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖 圖2是本實(shí)用新型的電源單元的組成框圖 圖3是本實(shí)用新型的核心控制單元的組成框圖； 圖4是本實(shí)用新型中網(wǎng)絡(luò)通訊單元的組成框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的拓?fù)涫蕉噍S運(yùn)動(dòng)控制卡主要由電源單元11、核心控制器 12、可編程邏輯器件單元13、網(wǎng)絡(luò)通訊單元14、掉電數(shù)據(jù)保存單元15、傳感器信息采集 單元16和電機(jī)位覽信息采集單元17組成。其中，圖2是本實(shí)用新型的電源單元的組成框圖。本實(shí)用新型的電源單元11由四個(gè)分別為12V、 5V、 3.3V的電壓轉(zhuǎn)換芯片111 114 組成，分別為核心控制器12、可編程邏輯器件13、傳感器信息采集單元16和電機(jī)位置信 息采集單元17提供工作電源。圖3給出了本實(shí)用新型的核心控制器單元的組成框圖。
該核心控制器12由數(shù)字信號(hào)處理芯片121、晶振電路123和復(fù)位電路122組成，核 心控制器12主要用于對(duì)多軸運(yùn)動(dòng)控制卡和傳感器信息采集單元16的控制。該模塊接收電 源單元11輸出的3.3V電壓信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線接收可編程邏輯器件13輸出 的電機(jī)位置信號(hào)，進(jìn)行電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制；接收傳感器信息采集單元16輸出的數(shù)字量或模擬 量信號(hào)，進(jìn)行傳感器信息融合與處理接收AD基準(zhǔn)源電路輸出的2.5V電壓信號(hào)，進(jìn)行模 擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換接收網(wǎng)絡(luò)通訊單元14輸出的運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制處理；接收掉 電數(shù)據(jù)保存單元15輸出的電壓監(jiān)控信號(hào)，進(jìn)行掉電數(shù)據(jù)保存處理。將電機(jī)的運(yùn)動(dòng)信息輸 出至網(wǎng)絡(luò)通訊單元14;將核心控制器12中的數(shù)據(jù)信息輸出至掉電數(shù)據(jù)保存單元15;將電 機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制信息輸出?？删幊踢壿嬈骷卧捎脧?fù)雜可編程邏輯陣列器件組成，該單元主要用于對(duì)電機(jī)位置 信息的處理。該模塊接收電機(jī)位置信息采集單元17輸出的電機(jī)傳感器信息，進(jìn)行信息的處 理；接收電源單元11輸出的3.3V電壓。將處理后的電機(jī)位置信息輸出至核心控制器。圖4是本實(shí)用新型中網(wǎng)絡(luò)通訊單元14的組成框圖。該網(wǎng)絡(luò)通訊單元14包括CAN驅(qū)動(dòng)芯片141、以太網(wǎng)芯片142、串口驅(qū)動(dòng)芯片143,該 三芯片分別前后串接一光電隔離芯片組成，該單元主要用于通過(guò)CAN總線或以太網(wǎng)或串口 總線接收用戶輸出的運(yùn)動(dòng)控制信息，輸出電機(jī)的運(yùn)動(dòng)信息至用戶。掉電數(shù)據(jù)保存單元15由電壓監(jiān)測(cè)模塊和E2PR0M芯片組成,該單元主要用于監(jiān)控3. 3V 輸入電壓，當(dāng)系統(tǒng)掉電或電量不足時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)核心控制器12數(shù)據(jù)信號(hào)的自動(dòng)保存。本 單元接收核心控制器12輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)，輸出電壓監(jiān)控芯片121的電壓監(jiān)控信號(hào)。傳感器信息采集單元16由AD基準(zhǔn)電路、光電隔離芯片組成，該單元主要用于采集外 部數(shù)字量、模擬量傳感器信息。本單元接收外部數(shù)字量、模擬量輸入的傳感器信號(hào)接收 電源單元11輸出的5V電壓信號(hào)。輸出數(shù)字量、模擬量傳感器信號(hào)，2.5V基準(zhǔn)電fl〖信號(hào) 至核心控制器單元，進(jìn)行傳感器信息融合與處理。電機(jī)位置信息采集單元17由光電隔離芯片組成。該單元主要用于采集電機(jī)位置信息。 本單元接收外部輸入的電機(jī)位置信號(hào)；接收電源單元輸出的5V， 3.3V電壓信號(hào)。輸出電 機(jī)位置信號(hào)至可編程邏輯器件單元。采用上述技術(shù)方案的控制卡，具備傳感信息采集功能同時(shí)具備運(yùn)動(dòng)控制和數(shù)字量、 模擬量傳感器信息采集功能。此外還具有基于總線型拓?fù)涫骄W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的CAN總線、有線/ 無(wú)線以太網(wǎng)以及串口通訊功能。以及掉電數(shù)據(jù)保存和抗電磁干擾等功能。以上諸實(shí)施例僅供說(shuō)明本實(shí)用新型之用，而非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的 技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變化，因
此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本實(shí)用新型的范疇?wèi)?yīng)由各權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求1、拓?fù)涫骄W(wǎng)絡(luò)控制多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，其特征在于，所述控制卡進(jìn)一步包括電源單元，可編程邏輯器件單元，網(wǎng)絡(luò)通訊單元，掉電數(shù)據(jù)保存單元，傳感器信息采集單元，電機(jī)位置信息采集單元和核心控制器，所述核心控制器連接所述可編程邏輯器件單元、網(wǎng)絡(luò)通訊單元、掉電數(shù)據(jù)保存單元、傳感器信息采集單元，所述核心控制器通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線接收所述可編程邏輯器件輸出的電機(jī)位置信號(hào)控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)，并接收所述傳感器信息采集單元輸出的數(shù)字量或模擬量信號(hào)進(jìn)行傳感器信息融合與處理以及模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換，所述核心控制器接收所述網(wǎng)絡(luò)通訊單元輸出的運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制處理，所述核心控制器接收所述掉電數(shù)據(jù)保存單元輸出的電壓監(jiān)控信號(hào)進(jìn)行掉電數(shù)據(jù)保存處理，所述核心控制器分別將電機(jī)的運(yùn)動(dòng)信息、數(shù)據(jù)信息分別輸出至所述網(wǎng)絡(luò)通訊單元和掉電數(shù)據(jù)保存單元。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拓?fù)涫骄W(wǎng)絡(luò)控制多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，其特征在于， 所述電源單元進(jìn)一步包括四個(gè)分別為12V、 5V、 3.3V的電壓轉(zhuǎn)換芯片組成，為所述核心控制器、可編程邏輯器件、傳感器信息采集單元和電機(jī)位置信息采集單元提供工作電源。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的拓?fù)涫骄W(wǎng)絡(luò)控制多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，其特征在于， 所述核心控制器由數(shù)字信號(hào)處理芯片、晶振電路和復(fù)位電路組成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的拓?fù)涫骄W(wǎng)絡(luò)控制多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，其特征在于， 所述網(wǎng)絡(luò)通訊單元包括CAN驅(qū)動(dòng)芯片、以太網(wǎng)芯片和串口驅(qū)動(dòng)芯片，所述三芯片分別前后串接-光電隔離芯片組成，所述單元用于通過(guò)CAN總線或以太網(wǎng)或串口總線接收用戶 輸出的運(yùn)動(dòng)控制信息，輸出電機(jī)的運(yùn)動(dòng)信息至用戶。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的拓?fù)涫骄W(wǎng)絡(luò)控制多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，其特征在于， 所述掉電數(shù)據(jù)保存單元由電壓監(jiān)測(cè)模塊和E2PR0M芯片組成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了拓?fù)涫骄W(wǎng)絡(luò)控制多軸運(yùn)動(dòng)控制卡，包括可編程邏輯器件單元，網(wǎng)絡(luò)通訊單元，掉電數(shù)據(jù)保存單元，傳感器信息采集單元，電機(jī)位置信息采集單元和核心控制器，核心控制器連接可編程邏輯器件單元、網(wǎng)絡(luò)通訊單元、掉電數(shù)據(jù)保存單元等，核心控制器通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線接收可編程邏輯器件輸出的電機(jī)位置信號(hào)控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)，并接收傳感器信息采集單元輸出的數(shù)字量或模擬量信號(hào)進(jìn)行傳感器信息融合與處理以及模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換，核心控制器接收網(wǎng)絡(luò)通訊單元輸出的運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制處理，核心控制器接收掉電數(shù)據(jù)保存單元輸出的電壓監(jiān)控信號(hào)進(jìn)行掉電數(shù)據(jù)保存處理，核心控制器分別將電機(jī)的運(yùn)動(dòng)信息、數(shù)據(jù)信息分別輸出至網(wǎng)絡(luò)通訊單元和掉電數(shù)據(jù)保存單元。
文檔編號(hào)G05B19/05GK201054092SQ20072007125
公開(kāi)日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2007年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月19日
發(fā)明者余亞強(qiáng), 王洪榮, 許春山, 偉 趙 申請(qǐng)人:上海英集斯自動(dòng)化技術(shù)有限公司