一種四軸運(yùn)動(dòng)控制器控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種四軸運(yùn)動(dòng)控制器控制方法,步驟包括控制器設(shè)計(jì)PC-104接口，利用所述接口分別進(jìn)行總線地址譯碼、數(shù)據(jù)和命令鎖存、中斷及復(fù)位；控制器分別控制通用寄存模塊和專用寄存器存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)光電隔離模塊處理的光電隔離信號(hào)；當(dāng)控制目標(biāo)移動(dòng)時(shí)，差動(dòng)接收模塊采集的動(dòng)作信號(hào)經(jīng)過(guò)倍頻辯向?yàn)V波模塊輸送至位置捕獲寄存器和位置反饋信號(hào)計(jì)數(shù)器；控制器結(jié)合步驟二和步驟三收集的信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理產(chǎn)生控制信號(hào)發(fā)送至控制輸出寄存器，控制輸出寄存器的輸出分別經(jīng)過(guò)串/并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、D/A數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，輸入至同步控制電路，進(jìn)行四軸運(yùn)動(dòng)控制器的運(yùn)動(dòng)控制。本發(fā)明數(shù)據(jù)處理速度更快，傳輸速率更高，功能更加全面，更好的完成目前【技術(shù)領(lǐng)域】所需要的功能。
【專利說(shuō)明】 一種四軸運(yùn)動(dòng)控制器控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)了一種四軸運(yùn)動(dòng)控制器控制方法，涉及移動(dòng)通訊設(shè)備的探測(cè)檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]作為運(yùn)動(dòng)控制的核心部件，運(yùn)動(dòng)控制器普遍采用16位或32位微控制器，其靈活的系統(tǒng)集成方式和高速的指令執(zhí)行速度提高了運(yùn)動(dòng)控制性能、改善了控制系統(tǒng)的精度、增強(qiáng)了系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性。如DeltaTau公司的PMAC系列、MEI公司的XMP系列的產(chǎn)品，均采用了高速數(shù)據(jù)信號(hào)處理器(DSP)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)技術(shù)，一般可以控制I?8個(gè)軸。這些基于PC機(jī)總線的運(yùn)行控制器，雖然因采用高性能微處理器在信息處理速度方面有較大的提高，并在實(shí)際應(yīng)用中提供了靈活的接口，但在使用以及系統(tǒng)集成的時(shí)候，仍然有很多不便，如價(jià)格比較高、應(yīng)用非常復(fù)雜等。并且在結(jié)構(gòu)上是封閉的，只能針對(duì)某一類型的應(yīng)用，控制策略單一，很難同時(shí)滿足控制系統(tǒng)在多種應(yīng)用場(chǎng)合中的要求，實(shí)際定制應(yīng)用。
[0003]過(guò)去，受計(jì)算機(jī)處理能力的限制，高性能的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)需要在板處理器如單片機(jī)或DSP上實(shí)現(xiàn)，一般PC機(jī)中的微處理器很難同時(shí)完成如軌跡插補(bǔ)運(yùn)算和伺服控制運(yùn)算等任務(wù)。目前PC機(jī)微處理器已經(jīng)采用了更先進(jìn)的工藝技術(shù)，信息處理能力明顯提高，可以滿足高速實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制的要求，硬件支持能力大在增強(qiáng)，并且PC機(jī)良好的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境使構(gòu)造開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)成為功可能。本文提出了一種不采用在板處理器而以PC機(jī)微處理器為控制核心的開(kāi)放式四軸運(yùn)動(dòng)控制器，該運(yùn)動(dòng)控制器采用ALTERA公司的復(fù)雜可編程門陣列(CPLD)EPF6016實(shí)現(xiàn)硬件管理功能，硬件的功能可以通過(guò)軟件配置，而應(yīng)用層的功能如運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)則和伺服控制等均由PC機(jī)完成。
[0004]專利號(hào)為CN2733432，專利名稱為一種四軸運(yùn)動(dòng)控制器控制方法，該專利指出了現(xiàn)有的技術(shù)的問(wèn)題，性能指標(biāo)較低、同時(shí)現(xiàn)有技術(shù)采用專用的運(yùn)動(dòng)控制芯片，成本高，該專利針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了相應(yīng)的解決，但是該專利只是從外觀上解決了一些簡(jiǎn)單的細(xì)節(jié)問(wèn)題，仍然不能滿足高速實(shí)時(shí)控制的要求。
[0005]專利號(hào)為CN1519672A，專利名稱為嵌入式多軸運(yùn)動(dòng)控制器，該專利指出了現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率低、接口通用性差，傳輸距離有限，成本高等問(wèn)題，該專利針對(duì)這些問(wèn)題做出了改進(jìn)，但改進(jìn)后的專利功能仍然不夠全面，雖然該專利提高了處理速度，但其功能有限，不能在多需求的情況下完成復(fù)雜的功能。
[0006]綜上所述，如何設(shè)計(jì)一個(gè)功能全面、數(shù)據(jù)處理速度快，傳輸速率高，并且成本低的四軸運(yùn)動(dòng)控制器已成為目前急需解決的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于四軸運(yùn)動(dòng)控制器的控制方法，充分設(shè)計(jì)信號(hào)處理所需要的存儲(chǔ)器和處理模塊，將所有的功能進(jìn)行劃分，不同的模塊針對(duì)不同的性能進(jìn)行工作，獨(dú)立運(yùn)行，數(shù)據(jù)處理速度更快，傳輸速率更高，功能更加全面，雖然增加了功能，但并沒(méi)有增加成本，更好的完成目前【技術(shù)領(lǐng)域】所需要的功能。
[0008]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
一種四軸運(yùn)動(dòng)控制器控制方法，所述控制方法基于的硬件構(gòu)架包括控制器、通用寄存器、專用寄存器、位置捕獲寄存器、位置反饋信號(hào)計(jì)數(shù)器、信號(hào)處理模塊、光電隔離模塊、倍頻辯向?yàn)V波模塊、差動(dòng)接收模塊、同步控制電路、控制輸出寄存器、并行/串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)理模塊；
控制方法的具體步驟包括:
步驟一、控制器設(shè)計(jì)PC-104接口，利用所述接口分別進(jìn)行總線地址譯碼、數(shù)據(jù)和命令鎖存、中斷及復(fù)位；
步驟二、控制器分別控制通用寄存模塊和專用寄存器存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)光電隔離模塊處理的光電隔離信號(hào)；
步驟三、當(dāng)控制目標(biāo)移動(dòng)時(shí)，差動(dòng)接收模塊采集的動(dòng)作信號(hào)經(jīng)過(guò)倍頻辯向?yàn)V波模塊輸送至位置捕獲寄存器和位置反饋信號(hào)計(jì)數(shù)器；
步驟四、控制器結(jié)合步驟二和步驟三收集的信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理產(chǎn)生控制信號(hào)發(fā)送至控制輸出寄存器，控制輸出寄存器的輸出分別經(jīng)過(guò)串/并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、D/A數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，輸入至同步控制電路，進(jìn)行四軸運(yùn)動(dòng)控制器的運(yùn)動(dòng)控制。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，系統(tǒng)構(gòu)架中還設(shè)置看門狗電路、復(fù)位看門狗電路，所述復(fù)位看門狗電路分別與控制器、看門狗電路相連，以實(shí)現(xiàn)加密保護(hù)功能。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，系統(tǒng)構(gòu)架中還設(shè)置可編程定時(shí)器，所述可編程控制器與控制器相連，以實(shí)現(xiàn)邏輯編程功能。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，系統(tǒng)構(gòu)架中還設(shè)置中斷控制器，所述中斷控制器分別與控制器、可編程定時(shí)器相連。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，控制器采用ISA-AT總線接口。
[0013]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:本發(fā)明制成的產(chǎn)品成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、靈敏度高。可以隱蔽而又有效的檢測(cè)周圍環(huán)境內(nèi)的手機(jī)使用動(dòng)態(tài)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的具體電路結(jié)構(gòu)連接示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0016]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明中涉及到的相關(guān)模塊及其實(shí)現(xiàn)的功能是在改進(jìn)后的硬件及其構(gòu)成的裝置、器件或系統(tǒng)上搭載現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的計(jì)算機(jī)軟件程序或有關(guān)協(xié)議就可實(shí)現(xiàn)，并非是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的計(jì)算機(jī)軟件程序或有關(guān)協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)。例如，改進(jìn)后的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)依然可以通過(guò)裝載現(xiàn)有的軟件操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)該硬件系統(tǒng)的特定功能。因此，可以理解的是，本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中硬件模塊的改進(jìn)及其連接組合關(guān)系，而非僅僅是對(duì)硬件模塊中為實(shí)現(xiàn)有關(guān)功能而搭載的軟件或協(xié)議的改進(jìn)。
[0017]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明中提到的相關(guān)模塊是用于執(zhí)行本申請(qǐng)中所述操作、方法、流程中的步驟、措施、方案中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的硬件設(shè)備。所述硬件設(shè)備可以為所需的目的而專門設(shè)計(jì)和制造，或者也可以采用通用計(jì)算機(jī)中的已知設(shè)備或已知的其他硬件設(shè)備。所述通用計(jì)算機(jī)有存儲(chǔ)在其內(nèi)的程序選擇性地激活或重構(gòu)。
[0018]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無(wú)線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。
[0019]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
本發(fā)明的電路模塊連接示意圖如圖1所示，四軸運(yùn)動(dòng)控制器的具體結(jié)構(gòu)包括控制器、通用寄存器、專用寄存器、位置捕獲寄存器、位置反饋信號(hào)計(jì)數(shù)器、信號(hào)處理模塊、光電隔離模塊、倍頻辯向?yàn)V波模塊、差動(dòng)接收模塊、同步控制電路、控制輸出寄存器、并行/串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)理模塊；其中，所述控制器分別與通用寄存器、專用寄存器、位置捕獲寄存器、位置反饋信號(hào)計(jì)數(shù)器、控制輸出寄存器、A/D轉(zhuǎn)換器相連；所述通用寄存器、專用寄存器均與信號(hào)處理模塊相連，所述信號(hào)處理模塊還與光電隔離模塊相連；所述專用寄存器還與位置捕獲寄存器相連；所述位置捕獲寄存器還與位置反饋信號(hào)計(jì)數(shù)器相連；所述位置反饋信號(hào)計(jì)數(shù)器分別與倍頻辯向?yàn)V波模塊、同步控制電路相連；所述倍頻辯向?yàn)V波模塊還與差動(dòng)接收模塊相連；所述同步控制電路還與并行/串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器相連；所述并行/串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器分別與控制輸出寄存器、D/A轉(zhuǎn)換器相連；所述A/D轉(zhuǎn)換器還與信號(hào)調(diào)理模塊相連。
[0021]所述四軸運(yùn)動(dòng)控制器的控制方法包括如下步驟:
步驟一、控制器設(shè)計(jì)PC-104接口，利用所述接口分別進(jìn)行總線地址譯碼、數(shù)據(jù)和命令鎖存、中斷及復(fù)位；
步驟二、控制器分別控制通用寄存模塊和專用寄存器存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)光電隔離模塊處理的光電隔離信號(hào)；
步驟三、當(dāng)控制目標(biāo)移動(dòng)時(shí)，差動(dòng)接收模塊采集的動(dòng)作信號(hào)經(jīng)過(guò)倍頻辯向?yàn)V波模塊輸送至位置捕獲寄存器和位置反饋信號(hào)計(jì)數(shù)器；
步驟四、控制器結(jié)合步驟二和步驟三收集的信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理產(chǎn)生控制信號(hào)發(fā)送至控制輸出寄存器，控制輸出寄存器的輸出分別經(jīng)過(guò)串/并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、D/A數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，輸入至同步控制電路，進(jìn)行四軸運(yùn)動(dòng)控制器的運(yùn)動(dòng)控制。
[0022]本專利可以通過(guò)外部的EEPROM或者控制器實(shí)現(xiàn)在線配置，能使設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)初期以及設(shè)計(jì)測(cè)試過(guò)程中做出靈活的修改，同時(shí)也可以通過(guò)在線重新配置來(lái)改變其內(nèi)部功倉(cāng)泛。
[0023]控制器采用ISA-AT總線接口，數(shù)據(jù)總線寬度為16位，接口功能包括總線地址譯碼、數(shù)據(jù)和命令鎖存、中斷及復(fù)位等功能。
[0024]高性能的運(yùn)動(dòng)控制器應(yīng)采用分辨率高的D/A轉(zhuǎn)換器，為了保證模擬量控制信號(hào)的精度，并考慮到模擬量信號(hào)在線上傳輸引起的漂移和電壓降落，運(yùn)動(dòng)控制器和伺服驅(qū)動(dòng)器之間的模擬控制接口信號(hào)至少應(yīng)有12為以上的精度。本文中的運(yùn)動(dòng)控制器采用了低成本、小封裝體積的雙16位串行輸入D/A轉(zhuǎn)換器AD1866，構(gòu)成雙極性電壓輸出法昂視。
[0025]運(yùn)動(dòng)控制的所有的I/O信號(hào)均采用光電隔離處理，考慮到I/O開(kāi)關(guān)信號(hào)可能產(chǎn)生的信號(hào)抖動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)每一路I/o信號(hào)都進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)字濾波處理以消除噪聲信號(hào)。所有的I/o信號(hào)除個(gè)別信號(hào)具有獨(dú)特的功能外，都是開(kāi)放的，可以根據(jù)I/O信號(hào)除個(gè)別信號(hào)具有獨(dú)特功能外，都是開(kāi)放的。
[0026]對(duì)于一些控制場(chǎng)合，需要監(jiān)測(cè)或控制外部狀態(tài)量的變化，運(yùn)動(dòng)控制器也設(shè)計(jì)了相應(yīng)的單端或差動(dòng)式模擬量反饋輸入通道。
[0027]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，還包括看門狗電路、復(fù)位看門狗電路，所述復(fù)位看門狗電路分別與控制器、看門狗電路。
[0028]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，還包括可編程定時(shí)器，所述可編程控制器與控制器相連。
[0029]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，還包括中斷控制器，所述中斷控制器分別與控制器、可編程定時(shí)器相連。
[0030]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，控制器采用ISA-AT總線接口。
[0031]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種四軸運(yùn)動(dòng)控制器控制方法，其特征在于，所述控制方法基于的硬件構(gòu)架包括控制器、通用寄存器、專用寄存器、位置捕獲寄存器、位置反饋信號(hào)計(jì)數(shù)器、信號(hào)處理模塊、光電隔離模塊、倍頻辯向?yàn)V波模塊、差動(dòng)接收模塊、同步控制電路、控制輸出寄存器、并行/串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)理模塊； 控制方法的具體步驟包括: 步驟一、控制器設(shè)計(jì)PC-104接口，利用所述接口分別進(jìn)行總線地址譯碼、數(shù)據(jù)和命令鎖存、中斷及復(fù)位； 步驟二、控制器分別控制通用寄存模塊和專用寄存器存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)光電隔離模塊處理的光電隔離信號(hào)； 步驟三、當(dāng)控制目標(biāo)移動(dòng)時(shí)，差動(dòng)接收模塊采集的動(dòng)作信號(hào)經(jīng)過(guò)倍頻辯向?yàn)V波模塊輸送至位置捕獲寄存器和位置反饋信號(hào)計(jì)數(shù)器； 步驟四、控制器結(jié)合步驟二和步驟三收集的信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理產(chǎn)生控制信號(hào)發(fā)送至控制輸出寄存器，控制輸出寄存器的輸出分別經(jīng)過(guò)串/并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、D/A數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，輸入至同步控制電路，進(jìn)行四軸運(yùn)動(dòng)控制器的運(yùn)動(dòng)控制。
2.如權(quán)利要求1所述的一種四軸運(yùn)動(dòng)控制器控制方法，其特征在于:系統(tǒng)構(gòu)架中還設(shè)置看門狗電路、復(fù)位看門狗電路，所述復(fù)位看門狗電路分別與控制器、看門狗電路相連，以實(shí)現(xiàn)加S保護(hù)功能。
3.如權(quán)利要求1所述的一種四軸運(yùn)動(dòng)控制器控制方法，其特征在于:系統(tǒng)構(gòu)架中還設(shè)置可編程定時(shí)器，所述可編程控制器與控制器相連，以實(shí)現(xiàn)邏輯編程功能。
4.如權(quán)利要求3所述的一種四軸運(yùn)動(dòng)控制器控制方法，其特征在于:系統(tǒng)構(gòu)架中還設(shè)置中斷控制器，所述中斷控制器分別與控制器、可編程定時(shí)器相連。
5.如權(quán)利要求1所述的一種四軸運(yùn)動(dòng)控制器控制方法，其特征在于:控制器采用ISA-AT總線接口。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK104375439SQ201410577655
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】徐花, 張靜雅 申請(qǐng)人:蘇州德魯森自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司