專(zhuān)利名稱(chēng)：一種cnc主控板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及數(shù)控設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種CNC主控板。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有CNC(Computer numerical control，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床)主控板的結(jié)構(gòu)主要分為兩種。圖1是第一種現(xiàn)有CNC主控板的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該CNC主控板包括一個(gè)CPU、顯示電路和控制信號(hào)輸出單元，所述一個(gè)CPU同時(shí)實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)運(yùn)算與圖像實(shí)時(shí)顯示，導(dǎo)致插補(bǔ)運(yùn)算與圖像顯示的實(shí)時(shí)性較差。圖2是第二種現(xiàn)有CNC主控板的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，該CNC主控板包括CPU和控制信號(hào)輸出單元，其只是一個(gè)執(zhí)行插補(bǔ)運(yùn)算的運(yùn)動(dòng)卡，功能單一，因此其必須通過(guò)連接智能圖像顯示工作站以實(shí)現(xiàn)圖像實(shí)時(shí)顯示，導(dǎo)致采用該CNC主控板的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

實(shí)用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何提供一種CNC主控板，以便以較佳的實(shí)時(shí)性同時(shí)實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)運(yùn)算與圖像顯示。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種CNC主控板，其包括FPGA，以及連接所述FPGA的第一 CPU、第二 CPU和第一網(wǎng)口 ；所述第一 CPU還連接顯示裝置，用于運(yùn)行圖像顯示相關(guān)的運(yùn)算；所述第二 CPU，用于運(yùn)行插補(bǔ)運(yùn)算；所述第一網(wǎng)口還連接伺服驅(qū)動(dòng)器；所述FPGA用于實(shí)現(xiàn)所述第一 CPU和第二 CPU之間的數(shù)據(jù)交換，以及所述第二 CPU對(duì)所述伺服驅(qū)動(dòng)器的控制。優(yōu)選地，所述主控板還包括第二網(wǎng)口 ；所述第二網(wǎng)口連接上位機(jī)和所述FPGA，用于實(shí)現(xiàn)所述上位機(jī)對(duì)多個(gè)所述主控板的群控功能；所述FPGA還用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所述第一網(wǎng)口和第二網(wǎng)口的智能選擇。優(yōu)選地，所述第一 CPU和/或第二 CPU為32位CPU。本實(shí)用新型還提供一種CNC主控板，其包括第一 CPU、FPGA、第二 CPU和第一網(wǎng)口 ；所述第一 CPU連接顯示裝置和所述FPGA，用于運(yùn)行圖像顯示相關(guān)的運(yùn)算；所述FPGA用于實(shí)現(xiàn)所述第一 CPU和第二 CPU之間的數(shù)據(jù)交換；所述第二 CPU連接所述FPGA和所述第一網(wǎng)口，所述第一網(wǎng)口還連接伺服驅(qū)動(dòng)器；所述第二 CPU用于運(yùn)行插補(bǔ)運(yùn)算，并通過(guò)所述第一網(wǎng)口向所述伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)送控制信息。優(yōu)選地，所述主控板還包括第二網(wǎng)口 ；所述第二網(wǎng)口連接上位機(jī)和所述FPGA，用于實(shí)現(xiàn)所述上位機(jī)對(duì)多個(gè)所述主控板的群控功能。 優(yōu)選地，所述第一 CPU和/或第二 CPU為32位CPU。(三)有益效果本實(shí)用新型的CNC主控板通過(guò)設(shè)置兩個(gè)CPU，將圖像顯示運(yùn)算和插補(bǔ)運(yùn)算分給兩個(gè)CPU執(zhí)行，并通過(guò)設(shè)置FPGA同步協(xié)調(diào)兩個(gè)CPU的運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)了以較佳的實(shí)時(shí)性同時(shí)實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)運(yùn)算與圖像顯示。在顯示裝置端，比如彩色液晶顯示器上，加工程序被動(dòng)態(tài)模擬， 可將加工時(shí)的刀具軌跡進(jìn)行動(dòng)態(tài)圖像顯示，直觀逼真，在極大滿(mǎn)足加工要求的同時(shí)，保證了工件加工的速度和精度。


[0014]圖1是第一種現(xiàn)有CNC主控板的結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]圖2是第二種現(xiàn)有CNC主控板的結(jié)構(gòu)示意圖；[0016]圖3是本實(shí)用新型第一種實(shí)施例所述的CNC主控板的結(jié)構(gòu)示意圖；[0017]圖4是本實(shí)用新型第二種實(shí)施例所述的CNC主控板的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
[0018]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。[0019]實(shí)施例1[0020]圖3是本實(shí)用新型第一種實(shí)施例所述的CNC主控板的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示， 所述 CNC 主控板包括第一 CPU 102、FPGA (Field-Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)103、第二 CPU 104、第一網(wǎng)口 105和第二網(wǎng)口 106。[0021]所述第一 CPU 102連接顯示裝置101和所述FPGA 103，主要用于運(yùn)行圖像顯示相關(guān)運(yùn)算。所述第二 CPU 104連接所述FPGA 103，主要用于運(yùn)行插補(bǔ)運(yùn)算。所述FPGA 103用于實(shí)現(xiàn)所述第一 CPU 102和第二 CPU 104之間的數(shù)據(jù)交換，以同步協(xié)調(diào)兩個(gè)CPU的工作。所述FPGA103還連接所述第一網(wǎng)口 105和第二網(wǎng)口 106，并且所述第一網(wǎng)口 105連接伺服驅(qū)動(dòng)器107，所述第二網(wǎng)口 106連接上位機(jī)108。[0022]通過(guò)設(shè)置所述FPGA 103將所述第一 CPU 102和第二 CPU 104相連接，至少具有以下兩個(gè)優(yōu)勢(shì)(1)所述FPGA 103可以對(duì)所述第一網(wǎng)口 105和第二網(wǎng)口 106進(jìn)行智能選擇。 一般情況下選擇所述第一網(wǎng)口 105和第二網(wǎng)口 106分時(shí)與所述第二 CPU 104進(jìn)行通信，當(dāng)所述第一網(wǎng)口 105與所述第二 CPU 104進(jìn)行通信時(shí)，所述第二 CPU 104將與插補(bǔ)運(yùn)算的結(jié)果數(shù)據(jù)相關(guān)的控制信息，通過(guò)所述第一網(wǎng)口 105發(fā)送給所述伺服驅(qū)動(dòng)器107 ；當(dāng)所述第二網(wǎng)口 106與所述第二CPU 104進(jìn)行通信時(shí)，所述第二 CPU 104通過(guò)所述第二網(wǎng)口 106與所述上位機(jī)108進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而可以實(shí)現(xiàn)所述上位機(jī)108對(duì)多個(gè)CNC主控板的群控功能(一個(gè)上位機(jī)可以通過(guò)網(wǎng)口連接多個(gè)CNC主控板)。特殊情況下，比如在所述第二 CPU 104出現(xiàn)故障的情況下，通過(guò)所述FPGA 103的智能選擇，所述第一 CPU 102可以臨時(shí)代替所述第二 CPU 104，實(shí)現(xiàn)所述第二 CPU 104的上述功能。(2)通過(guò)所述FPGA 103可以實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)過(guò)其的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，以提高數(shù)據(jù)的安全性。[0023]所述第一網(wǎng)口 105采用EtherCAT (開(kāi)放的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議)協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)伺服軸的實(shí)時(shí)同步控制。所述第二網(wǎng)口 106也采用EtherCAT協(xié)議，當(dāng)有多個(gè)所述 CNC主控板與所述上位機(jī)108連接時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)上位機(jī)對(duì)多個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的群控功能，提高生產(chǎn)效率。[0024]本實(shí)施例中所述第一 CPU 102和第二 CPU 104均為32位CPU，屬于現(xiàn)在的主流4CPU，配置要求不高，成本低廉。當(dāng)然，所述第一 CPU102和/或第二 CPU 104采用64位CPU 可以更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型效果。實(shí)施例2圖4是本實(shí)用新型第二種實(shí)施例所述的CNC主控板的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，所述CNC主控板包括第一 CPU 202,FPGA 203、第二 CPU 204、第一網(wǎng)口 205和第二網(wǎng)口 206。所述第一 CPU 202連接顯示裝置201和所述FPGA 203，主要用于運(yùn)行圖像顯示相關(guān)運(yùn)算。所述第二 CPU 204連接所述FPGA203和第一網(wǎng)口 205，所述第一網(wǎng)口 205還連接伺服驅(qū)動(dòng)器207，主要用于運(yùn)行插補(bǔ)運(yùn)算，并通過(guò)所述第一網(wǎng)口 205將與插補(bǔ)運(yùn)算的結(jié)果數(shù)據(jù)相關(guān)的控制信息發(fā)送給所述伺服驅(qū)動(dòng)器207。所述FPGA203還連接所述第二網(wǎng)口 206，所述第二網(wǎng)口 206還連接上位機(jī)208。所述FPGA203主要用于實(shí)現(xiàn)所述第一 CPU 202和第二 CPU 204之間的數(shù)據(jù)交換， 以同步協(xié)調(diào)兩個(gè)CPU的工作，同時(shí)，通過(guò)設(shè)置所述FPGA203還至少具有以下優(yōu)勢(shì)(1)所述第二 CPU 204通過(guò)所述FPGA203和第二網(wǎng)口 206與所述上位機(jī)208進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而，當(dāng)所述上位機(jī)208連接多個(gè)所述CNC主控板時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)所述上位機(jī)208對(duì)多個(gè)CNC主控板的群控功能。所述第一 CPU 202也可以通過(guò)所述FPGA203和第二網(wǎng)口 206與所述上位機(jī)208 進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)上述群控功能，具體實(shí)施時(shí)應(yīng)該根據(jù)所述第一 CPU 202和第二 CPU 204的運(yùn)算任務(wù)量而確定由哪一個(gè)CPU執(zhí)行與所述上位機(jī)208的數(shù)據(jù)交互。( 通過(guò)所述 FPGA 203可以實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)過(guò)其的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，以提高數(shù)據(jù)的安全性。所述第一網(wǎng)口 205采用EtherCAT協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)伺服軸的實(shí)時(shí)同步控制。所述第二網(wǎng)口 206也采用EtherCAT協(xié)議，當(dāng)有多個(gè)所述CNC主控板與所述上位機(jī)208連接時(shí)， 可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)上位機(jī)對(duì)多個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的群控功能，提高生產(chǎn)效率。本實(shí)施例中所述第一 CPU 202和第二 CPU 204均為32位CPU，屬于現(xiàn)在的主流 CPU，配置要求不高，成本低廉。當(dāng)然，所述第一 CPU202和/或第二 CPU 204采用64位CPU 可以更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型效果。本實(shí)用新型實(shí)施例所述的CNC主控板通過(guò)設(shè)置兩個(gè)CPU，將圖像顯示運(yùn)算和插補(bǔ)運(yùn)算分給兩個(gè)CPU執(zhí)行，并通過(guò)設(shè)置FPGA同步協(xié)調(diào)兩個(gè)CPU的運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)了以較佳的實(shí)時(shí)性同時(shí)實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)運(yùn)算與圖像顯示。在顯示裝置端，比如彩色液晶顯示器上，加工程序被動(dòng)態(tài)模擬，可將加工時(shí)的刀具軌跡進(jìn)行動(dòng)態(tài)圖像顯示，直觀逼真，在極大滿(mǎn)足加工要求的同時(shí)，保證了工件加工的速度和精度。以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型，而并非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實(shí)用新型的范疇，本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求1.一種CNC主控板，其特征在于，包括FPGA，以及連接所述FPGA的第一 CPU、第二 CPU 和第一網(wǎng)口 ；所述第一CPU還連接顯示裝置，用于運(yùn)行圖像顯示相關(guān)的運(yùn)算；所述第二CPU， 用于運(yùn)行插補(bǔ)運(yùn)算；所述第一網(wǎng)口還連接伺服驅(qū)動(dòng)器；所述FPGA用于實(shí)現(xiàn)所述第一 CPU和第二 CPU之間的數(shù)據(jù)交換，以及所述第二 CPU對(duì)所述伺服驅(qū)動(dòng)器的控制。
2.如權(quán)利要求1所述的主控板，其特征在于，所述主控板還包括第二網(wǎng)口；所述第二網(wǎng)口連接上位機(jī)和所述FPGA，用于實(shí)現(xiàn)所述上位機(jī)對(duì)多個(gè)所述主控板的群控功能；所述FPGA 還用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所述第一網(wǎng)口和第二網(wǎng)口的智能選擇。
3.如權(quán)利要求1所述的主控板，其特征在于，所述第一CPU和/或第二 CPU為32位CPU。
4.一種CNC主控板，其特征在于，包括第一 CPU、FPGA、第二 CPU和第一網(wǎng)口 ；所述第一 CPU連接顯示裝置和所述FPGA，用于運(yùn)行圖像顯示相關(guān)的運(yùn)算；所述FPGA用于實(shí)現(xiàn)所述第一 CPU和第二 CPU之間的數(shù)據(jù)交換；所述第二 CPU連接所述FPGA和所述第一網(wǎng)口，所述第一網(wǎng)口還連接伺服驅(qū)動(dòng)器；所述第二 CPU用于運(yùn)行插補(bǔ)運(yùn)算，并通過(guò)所述第一網(wǎng)口向所述伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)送控制信息。
5.如權(quán)利要求4所述的主控板，其特征在于，所述主控板還包括第二網(wǎng)口；所述第二網(wǎng)口連接上位機(jī)和所述FPGA，用于實(shí)現(xiàn)所述上位機(jī)對(duì)多個(gè)所述主控板的群控功能。
6.如權(quán)利要求4所述的主控板，其特征在于，所述第一CPU和/或第二 CPU為32位CPU。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種CNC主控板，涉及數(shù)控設(shè)備領(lǐng)域。所述CNC主控板包括FPGA，以及連接所述FPGA的第一CPU、第二CPU和第一網(wǎng)口；所述第一CPU還連接顯示裝置，用于運(yùn)行圖像顯示相關(guān)的運(yùn)算；所述第二CPU，用于運(yùn)行插補(bǔ)運(yùn)算；所述第一網(wǎng)口還連接伺服驅(qū)動(dòng)器；所述FPGA用于實(shí)現(xiàn)所述第一CPU和第二CPU之間的數(shù)據(jù)交換，以及所述第二CPU對(duì)所述伺服驅(qū)動(dòng)器的控制。所述CNC主控板通過(guò)設(shè)置兩個(gè)CPU，將圖像顯示運(yùn)算和插補(bǔ)運(yùn)算分給兩個(gè)CPU執(zhí)行，并通過(guò)設(shè)置FPGA同步協(xié)調(diào)兩個(gè)CPU的運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)了以較佳的實(shí)時(shí)性同時(shí)實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)運(yùn)算與圖像顯示。
文檔編號(hào)G05B19/4103GK202257191SQ20112037473
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者盧鷗, 岳巍, 徐百里, 李劍日, 楊力, 王小奎, 陶杰 申請(qǐng)人:北京君研海天科技有限公司, 寧波海邁克數(shù)控技術(shù)有限公司