專利名稱：機床數(shù)控軟硬件多軸插補方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控指令軌跡的插補計算方法，具體的說是機床數(shù)控的軟 硬件多軸插補方法。
背景技術(shù)：
目前，在機床數(shù)控中，數(shù)控指令的軌跡的插補計算均采用CPU通過軟件計
算各個軸發(fā)出的脈沖量和速度，直接由軟件插補器發(fā)出脈沖指令信號控制各個 軸的驅(qū)動，如附圖1所示。計算通常是以軟件計數(shù)中斷服務(wù)程序中來實現(xiàn)，機 床的軸數(shù)越多程序行越多，通常一個三軸的中斷插補服務(wù)程序要幾十行，考慮
到CPU的指令周期，每個插補周期就會較長，這樣就限制了軸數(shù)擴展和插補運
行速度的提高，這也是長期困擾數(shù)控提高軸數(shù)、運行速度的瓶頸問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)控指令軌跡的插補計算程序復(fù)雜，插補周期長的問 題，本發(fā)明提供了一種可以提高插補速度的機床數(shù)控軟硬件多軸插補方法。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的
一種機床數(shù)控軟硬件多軸插補方法，包含軟件插補計算和硬件插補計算兩 部分，其特征在于
軟件插補計算數(shù)控指令的軌跡在CPU上經(jīng)軟件插補計算，將軌跡的輪廓 計算出來；
硬件插補計算:通過數(shù)據(jù)總線將軟件插補計算結(jié)果匹配CPU時鐘送入FPGA雙端口 RAM中，各軸插補模塊將數(shù)據(jù)從又端口 RAM中取出，在同步時鐘的觸 發(fā)下，實現(xiàn)多軸同步插補計算，并發(fā)出指令脈沖控制驅(qū)動器，從而帶動各電機， 實現(xiàn)多軸插補運動控制。
其中CPU為32位ARM處理器，F(xiàn)PGA為100萬門的大規(guī)?？删幊碳呻娐?。
本發(fā)明通過軟硬件插補計算，能夠在實現(xiàn)在不提高CPU性能的前提下，完 成軸數(shù)的擴展，并能實現(xiàn)執(zhí)行速度的提升。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的示意圖 圖2為本發(fā)明的示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖2對本發(fā)明做進一步的說明。
如附圖2所示，CPU只實現(xiàn)數(shù)控指令的軌跡大致輪廓計算，將計算數(shù)據(jù)通 過數(shù)據(jù)總線送入FPGA雙端口 RAM中，并將時鐘信號發(fā)給FPGA的時鐘管理單 元，時鐘管理單元通過同步時鐘信號觸發(fā)下，實現(xiàn)多軸同步插補計算，并發(fā)出 指令脈沖控制驅(qū)動器，從而帶動各電機，實現(xiàn)多軸插補運動控制。
'由于CPU只實現(xiàn)數(shù)控指令的軌跡大致輪廓計算，對運算的速度和實時性要 求不高，因此對于多軸的擴展對CPU性要求不高，從而擴展軸數(shù)很容易實現(xiàn)。
FPGA內(nèi)的各功能模塊是通過VHDL語言編程設(shè)計、利用FPGA自帶的100 萬邏輯門電路實現(xiàn)的，其最終的執(zhí)行方式如同常規(guī)集成電路，可忽略其延時性， 使用各軸達(dá)到高度的同步和高速插補計算，從而只要保證給定FPGA —定精度、速度的時鐘信號就可以實現(xiàn)各軸的同步、高速插補,
權(quán)利要求
1、一種機床數(shù)控軟硬件多軸插補方法，包含軟件插補計算和硬件插補計算兩部分，其特征在于軟件插補計算數(shù)控指令的軌跡在CPU上經(jīng)軟件插補計算，將軌跡的輪廓計算出來；硬件插補計算通過數(shù)據(jù)總線將軟件插補計算結(jié)果匹配CPU時鐘送入FPGA雙端口RAM中，各軸插補模塊將數(shù)據(jù)從又端口RAM中取出，在同步時鐘的觸發(fā)下，實現(xiàn)多軸同步插補計算，并發(fā)出指令脈沖控制驅(qū)動器，從而帶動各電機，實現(xiàn)多軸插補運動控制。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的機床數(shù)控軟硬件多軸插補方法，其特征在于所 述的CPU為32位ARM處理器，F(xiàn)PGA為100萬門的大規(guī)模可編程集成電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機床數(shù)控的軟硬件多軸插補方法，包含軟件插補計算和硬件插補計算兩部分，軟件插補計算數(shù)控指令的軌跡在CPU上經(jīng)軟件插補計算，將軌跡的輪廓計算出來；硬件插補計算通過數(shù)據(jù)總線將軟件插補計算結(jié)果匹配CPU時鐘送入FPGA雙端口RAM中，各軸插補模塊將數(shù)據(jù)從又端口RAM中取出，在同步時鐘的觸發(fā)下，實現(xiàn)多軸同步插補計算，并發(fā)出指令脈沖控制驅(qū)動器，從而帶動各電機，實現(xiàn)多軸插補運動控制。本發(fā)明通過軟硬件插補計算，能夠在實現(xiàn)在不提高CPU性能的前提下，完成軸數(shù)的擴展，并能實現(xiàn)執(zhí)行速度的提升。
文檔編號G05B19/19GK101526808SQ20091005809
公開日2009年9月9日 申請日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者李良軍 申請人:成都廣泰實業(yè)有限公司