CN102141795A - 一种分层重构的nurbs曲线插补器及其配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分层重构的NURBS曲线插补器及其配置方法，采用FPGA芯片和IP核技术，包括物理层、数据层和应用层。物理层由微处理器、中断管理、定时器、PLB总线、串口IP核、IP接口、接口控制模块、手动模式模块、精插补模块和反馈信号测量模块组成；数据层含有主机访问缓冲区和插补反馈寄存器组；数据层存储从数控控制器写入的NURBS曲线参数、加工命令和从反馈信号测量模块计算得到的各轴位移误差；应用层含有人机接口模块和粗插补模块，应用层接收现场配置信息，实现NURBS曲线粗插补。三层控制结构使现场配置易实现，降低了插补器重新配置所需时间和技术要求，提高了稳定性和可靠性，扩展了数控系统的加工能力。

Description

一种分层重构的NURBS曲线插补器及其配置方法

技术领域

本发明涉及一种计算机数控系统插补控制技术，具体的说是一种分层重构的NURBS曲线插补器及其配置方法。

背景技术

自由型曲线加工一直是制造工程研究的关键问题。随着国民经济的发展，航空、汽车、船舶等制造行业对数控系统的复杂曲线加工能力和加工质量提出了更高要求。目前，对自由型曲线加工的支持已经成为高档数控系统的衡量标准之一。

有效解决自由型曲线加工首先要实现复杂曲线插补器的研制。但国内大多数数控系统只能提供直线和圆弧插补，对自由型曲线插补的支持较少。插补器作为数控系统的技术核心单元，是每个数控系统制造商极力保护的技术，因此限制了新技术和新方法在插补器研究中的推广应用。国际标准化组织于1991年颁布了关于工业产品数据交换的STEP国际标准，把NURBS作为定义工业产品几何形状的唯一数学方法。国内外研究者已就NURBS曲线的实时插补、自适应插补和前瞻插补等方面做了研究，探索不同加工条件下的NURBS曲线插补器的设计。

近年来，随着半导体技术的发展，基于FPGA芯片和IP核的可重构性系统设计受到重视，并被业界广泛接受。FPGA的并行计算能力、微处理器的管理能力和IP核的可复用特性使得整个系统能够通过改变自身结构，以适应外界需求的快速变化。因此，基于FPGA和IP核技术的NURBS曲线插补器可以满足不同层次的自由型曲线加工需要，扩展了插补器的适用范围。但是目前NURBS曲线插补器的功能升级、改变或扩展主要由插补器设计人员实现，数控机床操作人员无法根据自身需要现场配置，造成生产时间的极大浪费，不利于插补器与数控机床其它单元模块协调工作，大大降低了系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的之一在于针对现有插补器大多数不具备自由曲线插补能力，或具有自由曲线插补能力，但不能现场配置的问题，而提供一种稳定性和可靠性高的分层重构的NURBS曲线插补器，本发明的第二个目的是提供一种具备自由曲线插补能力，且能实现现场配置的分层重构的NURBS曲线插补配置方法。

本发明为了实现第一个目的，采用的技术方案是：提供一种分层重构的NURBS曲线插补器，采用FPGA芯片和IP核，包括有物理层、数据层和应用层，所述的物理层由微处理器、中断管理、定时器、PLB总线、串口IP核、IP接口、接口控制模块、手动模式模块、精插补模块和反馈信号测量模块组成，通过PLB总线连接物理层中各模块，微处理器通过局部总线与片外SRAM进行数据交换，通过PLB总线读取外部FLASH的插补器算法程序到内部执行，手动模式模块接收外部手脉和急停信号；所述的数据层包括有主机访问缓冲区和插补反馈寄存器组，主机访问缓冲区为双口RAM，一端通过接口控制模块与外部数控控制器连接，另一端通过总线转换接口与PLB总线连接；插补反馈寄存器组存储各轴位移误差，为反馈信号测量模块的内部寄存器，通过IP接口与PLB总线连接；所述的应用层包括有人机接口模块和粗插补模块，人机接口模块通过PLB总线与串口IP核连接，接收外部数控控制器写入的配置信息；粗插补模块通过PLB总线与精插补模块连接，精插补模块输出各轴插补信号到伺服驱动器。

本发明的一种分层重构的NURBS曲线插补器，所述的物理层中的接口控制模块包括串接的PCI 核和主机访问控制模块， 所述的PCI 核由FPGA制造商提供，通过PCI接口与数控控制器通信；主机访问控制模块根据用户的需要选择对应的接口类型，向主机访问缓冲区写入加工命令和NURBS曲线参数。

本发明的一种分层重构的NURBS曲线插补器，所述数据层中的主机访问缓冲区含有插补命令寄存器组和NURBS曲线参数存储区，通过所述的插补命令寄存器组设定数控系统加工参数，含有保存插补周期的插补周期寄存器、保存最大进给速度的进给速率寄存器、保存数控系统允许的最大加速度的加速度寄存器、保存数控系统允许的最大加加速度的加加速度寄存器和保存NURBS曲线插补允许的弦高误差最大值的弦高误差寄存器。

本发明的一种分层重构的NURBS曲线插补器，所述应用层的粗插补模块含有系数矩阵生成模块、前瞻插补模块和插补表格更新控制模块，通过系数矩阵生成模块接收主机访问缓冲区的NURBS曲线参数，计算系数矩阵并存储；通过前瞻插补模块接收主机访问缓冲区的NURBS曲线参数和加工参数，调用系数矩阵，根据设定的弦高误差，计算下一插补点坐标值，生成前瞻插补表格，输出至插补表格更新控制模块；通过插补表格更新控制模块接收前瞻插补模块的插补表格和反馈信号测量模块的反馈值，根据加速度和加加速度的限制条件，更新插补表格，输出至精插补模块。

本发明的一种分层重构的NURBS曲线插补器，所述数据层中的插补反馈寄存器组含有X轴、Y轴、Z轴和U轴误差寄存器， 通过X轴误差寄存器存储当前插补曲线段倒数第二个插补周期的X轴位移误差，供插补表格更新控制模块读取；通过Y轴误差寄存器存储当前插补曲线段倒数第二个插补周期的Y轴位移误差，供插补表格更新控制模块读取；通过Z轴误差寄存器存储当前插补曲线段倒数第二个插补周期的Z轴位移误差，供插补表格更新控制模块读取；通过U轴误差寄存器存储当前插补曲线段倒数第二个插补周期的U轴位移误差，供插补表格更新控制模块读取。

本发明的一种分层重构的NURBS曲线插补器，所述应用层的粗插补模块中的插补表格更新控制模块包括下一插补曲线段模块、新插补加工参数模块和粗插补二次计算模块，下一插补曲线段模块为插补表格中即将加工的一段NURBS曲线，用加工参数代替曲线几何参数；新插补加工参数模块重新计算当前插补曲线段的加工参数，用于补偿各轴位移误差；粗插补二次计算模块根据计算得到的新插补加工参数，把当前曲线段按照插补周期进行粗插补。

本发明为了实现第二个目的，采用的技术方案是：为应用上述插补器而提供的一种分层重构的NURBS曲线插补器的配置方法，包括以下步骤：

⑴开始，装置初始化，启动插补器配置的程序；配置程序在数控控制器平台上运行，通过串口与NURBS曲线插补器的人机接口模块通信，当需要现场配置时，点击“插补器重新配置”，然后选择或输入配置信息，完成后点击“发送”按钮；

⑵判断通信是否请求中断：在插补器配置程序中，点击“插补器重新配置”，NURBS曲线插补器产生串行口接受中断，插补器停止工作，直至配置完成；

如是，则人机接口模块按照规定的通信协议，逐次判断配置命令，然后由微处理器写入到对应寄存器或控制单元；在发送的配置数据中，第一字节为起始位0xAA，第二字节为配置信息，第三字节为CRC校验位，第四字节为结束位0x55；

如果不发生通信中断请求，则插补器按照最近一次配置工作，从未配置的插补器按照默认状态工作；

⑶判断通讯命令字起始位字节是否正确：

如是，则判断CRC校验字节是否正确，

如是，则判断结束位字节是否正确，

如是，则配置数据有效，转入插补器配置；

如果接收到的起始位字节、结束位字节或CRC校验字节错误，则不进行插补器配置，并反馈配置错误信息，等待新的配置数据；

⑷判断配置信息字节的D7位是否为1：

如是，接口控制模式配置为PCI模式；如D7位不为1，则接口控制模式配置为USB模式；

⑸判断配置信息字节的D6位是否为1：

如是，主机访问缓冲区数据宽度配置为32位；如D6位不为1，则主机访问缓冲区数据宽度为16位；

⑹判断配置信息字节的D5位是否为1：

如是，则扩展位移反馈计数器设定为40位；如D5位不为1，则位移反馈计数器的位数为32位；

⑺判断配置信息字节的D4位是否为1：

如是，则启动位移误差自动补偿功能；当前插补曲线段结束前一个插补周期，计算位移反馈信号与实际值的差，写入对应位移误差寄存器。当下一插补曲线段开始前读取各轴位移误差寄存器的值，进行插补加工参数、加加速度和加速度的计算，调整后的新插补加工参数已经把各轴位移误差分散到后续的插补周期中，从而实现位移误差自动补偿；如D4位不为1，则不启动位移误差的自动补偿；

⑻判断配置信息字节的D3位是否为1：

如是，编码器脉冲倍率为4；如D3位不为1，编码器脉冲倍率为1；

⑼判断配置信息字节的D2位是否为1：

如是，输出脉冲类型为方向+脉冲形式；如D2位不为1，输出脉冲类型为正、负脉冲形式；

⑽根据D1～D0位设置输出轴，00输出X轴，01输出Y轴，10输出Z轴，11输出U轴；

⑾配置结束，插补器开始工作。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明基于FPGA芯片和IP核技术，采用NURBS曲线进行插补，提高了数控系统的插补精度和自由曲线加工能力。

2、本发明的插补器采用三层控制结构使现场配置容易实现，提高了插补器的灵活性和适应能力，扩展了插补器的应用范围。

3、本发明采用分层重构的配置方法，各层之间相互协调，降低了插补器重构的风险，提高了数控系统的加工效率。

4、本发明提供的NURBS曲线插补器的配置方法，可现场配置，降低了插补器重构所需时间和技术要求，提高了插补器的稳定性和可靠性。

附图说明

图1 为本发明NURBS曲线插补器的结构框图。

图2 为本发明NURBS曲线插补器中接口控制模块结构框图。

图3 为本发明NURBS曲线插补器中主机访问控制模块的结构框图。

图4 为本发明NURBS曲线插补器中粗插补模块的结构框图。

图5 为本发明NURBS曲线插补器中插补表格更新控制模块的结构框图。

图6为本发明NURBS曲线插补器中插补反馈寄存器组的结构框图。

图7为本发明的NURBS曲线插补器配置方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：本发明的一种分层重构的NURBS曲线插补器，如图1所示，采用FPGA芯片和IP核，包括有物理层、数据层和应用层，所述的物理层由微处理器、中断管理、定时器、PLB总线、串口IP核、IP接口、接口控制模块、手动模式模块、精插补模块和反馈信号测量模块组成，通过PLB总线连接物理层中各模块，微处理器通过局部总线与片外SRAM进行数据交换，通过PLB总线读取外部FLASH的插补器算法程序到内部执行，手动模式模块接收外部手脉和急停信号；所述的数据层包括有主机访问缓冲区和插补反馈寄存器组，主机访问缓冲区为双口RAM，一端通过接口控制模块与外部数控控制器连接，另一端通过总线转换接口与PLB总线连接；插补反馈寄存器组存储各轴位移误差，为反馈信号测量模块的内部寄存器，通过IP接口与PLB总线连接；所述的应用层包括有人机接口模块和粗插补模块，人机接口模块通过PLB总线与串口IP核连接，接收外部数控控制器写入的配置信息；粗插补模块通过PLB总线与精插补模块连接，精插补模块输出各轴插补信号到伺服驱动器。

本实施例中，微处理器采用XILINX公司FPGA的PowerPC微处理器，支持C/C++语言软件编程，实现NURBS曲线插补器的应用层各模块控制功能，物理层各模块采用硬件描述语言或IP核实现，支持参数化配置，当人机接口模块获得现场配置信息后，由微处理器写入物理层各模块，完成参数初始化。物理层与应用层通过FPGA片内PLB总线实现通信，物理层各模块采用XILINX嵌入式开发软件EDK提供的用户IP核定制功能，实现各模块的IP核化，然后作为用户自定义IP核添加到系统中。数据层各寄存器由FPGA内部存储单元实现，插补命令寄存器组占用主机访问缓冲区的底端八个存储单元。主机访问缓冲区整体上采用双口RAM结构，插补反馈寄存器组是在反馈信号测量模块IP核化的过程中，由EDK软件生成，作为反馈信号测量模块的内部寄存器存在。

如图2所示，接口控制模块包括PCI核和主机访问控制模块，其中XILINX公司提供从32bit/33MHZ到64bit/133MHZ的各类PCI总线IP核，能够直接与PLB相连的只能采用32bit/33MHZ的PCI总线IP核，限制了数控控制器与插补器的数据交换速度。在实施方案中，主机访问控制模块根据人机接口模块输入的接口配置信息，实现USB总线接口和PCI总线接口的切换。由于USB设备控制器需要提供主机接口和外设接口两种功能，因此，采用外接USB设备控制器CY7C67300实现。在接口控制模块中，USB接口协议和PCI接口协议分别由USB设备控制器和PCI总线IP核实现，主机访问控制模块只需要把相关的数据、地址和控制总线与主机访问缓冲区相连，因此在接口转换的过程中，不需要添加或删除相关控制电路，只要通过人机接口模块设定即可，具有切换速度快，系统稳定性高和操作要求低的特点。

如图3所示， 所述主机访问缓冲区包括插补命令寄存器组和NURBS曲线参数存储区，采用双口RAM结构，由FPGA内部存储单元实现。双口RAM提供了两个完全独立的端口，一端连接主机访问控制模块，另一端通过总线转换接口与PLB总线相连。主机访问控制模块将接收的数据按照分配的地址写入到对应缓冲区单元。写控制信号WR和使能信号ENA有效后，允许数据写入，地址线A0～A10指向写入的存储单元，最大访问空间为2048。数据线D0～D15和D16～D31为数据总线的低16位和高16位，在数控控制器访问主机缓冲区时，如果设置数据宽度为16位，则D16～D31无效；如果设置数据宽度为32位，则所有数据线有效。SYSCLK为系统时钟，双口RAM两端的时钟信号保持一致。

如图4所示，所述粗插补模块包括：系数矩阵生成模块、前瞻插补模块和插补表格更新控制模块。系数矩阵生成模块读取主机访问缓冲区的曲线参数，按照NURBS曲线系数矩阵计算方法得到整条曲线的插补系数；前瞻插补模块根据插补系数和插补命令寄存器中保存的加工参数，按照弦高误差的设定值，把插补曲线分成小的曲线段,每个曲线段可以用一组加工参数表示，整条曲线组成插补表格，供插补表格更新控制模块调用；插补表格更新控制模块读取插补反馈寄存器的数值和插补表格当前的曲线段，计算得到下一个插补点坐标。

如图5所示，所述插补表格更新控制模块包括：下一插补曲线段、新插补加工参数和粗插补二次计算。

前瞻插补的结果是把待加工曲线分成加工参数不同的曲线段，所有的曲线段按照顺序排列生成插补表格，输出给插补表格更新控制模块。如果不进行位移误差自动补偿，则经过粗插补二次计算，表格又转化成一个插补周期内各轴位移变化量，输出到精插补模块；如果进行位移误差的自动补偿，则在当前插补曲线段倒数第二个插补周期读取各轴误差寄存器的值，然后计算出下一段插补曲线的新参数，粗插补二次计算按照最新的加工参数计算。新插补加工参数的计算首先假设插补曲线段的插补周期个数和加速度不变，仅改变加加速度的值，加加速度的新值按照公式（1）计算：

其中，表示插补曲线段起点进给速率，

表示插补曲线段终点进给速率，A代表加速度，S表示补偿前曲线段弧长，

表示位移误差。如果加加速度的新值在允许的加速度范围内，则保存新加工参数计算，否则，令加加速度取最大值，然后令加速度步进增加，但不能超过加速度的最大允许值。

如图6所示，所述插补反馈寄存器组为反馈信号测量模块的内部寄存器，插补反馈寄存器组包括X轴误差寄存器、Y轴误差寄存器、Z轴误差寄存器和U轴误差寄存器。反馈信号测量模块是以用户自定义IP核的形式添加到系统中。EDK开发软件提供IP接口，每个用户自定义IP核通过IP接口与PLB总线连接。IP接口提供创建内部寄存器的选项和相应的控制信号。反馈信号测量模块向插补反馈寄存器组中写入数据时，片选信号CS和写控制信号WR有效，CNTL0和CNTL1译码决定访问的轴误差寄存器，数据随后写入到寄存器内部，微处理器通过PLB总线和IP接口读取数据。

实施例2：本发明NURBS曲线插补器应用于数控系统中，其首先通过人机接口模块，获得现场配置信息，完成插补器的基本配置，然后由数控控制器写入待插补NURBS曲线的参数信息和插补命令，并存储在主机访问缓冲区和相关寄存器中；微处理器读取插补信息，送入系数矩阵生成模块和前瞻插补模块，经插补表格更新控制模块和精插补模块，产生驱动数控系统各轴伺服电机的脉冲信号。

如图7所示，本发明提供的NURBS曲线插补器的配置方法，通过运行人机接口程序，实现对NURBS曲线插补器的配置，配置方法具体步骤如下：

⑴开始，装置初始化，启动插补器配置程序；插补器配置程序运行在数控控制器平台上，通过串口与NURBS曲线插补器的人机接口模块通信，当需要现场配置时，点击“插补器重新配置”，然后选择或输入配置信息，完成后点击“发送”按钮；

⑵判断通信是否请求中断：即在插补器配置程序中，点击“插补器重新配置”，NURBS曲线插补器产生串行口接受中断，插补器停止工作，直至配置完成；

如是，则人机接口模块按照规定的通信协议，逐次判断配置命令，然后由微处理器写入到对应寄存器或控制单元；在发送的配置数据中，第一字节为起始位0xAA，第二字节为配置信息，第三字节为CRC校验位，第四字节为结束位0x55；

⑶判断通讯命令字起始位字节是否正确：

如是，则判断CRC校验字节是否正确，

如是，则判断结束位字节是否正确，

如是，则配置数据有效，转入插补器配置；

⑷判断配置信息字节的D7位是否为1：

如是，接口控制模式配置为PCI模式；

⑸判断配置信息字节的D6位是否为1：

如是，主机访问缓冲区数据宽度配置为32位；

⑹判断配置信息字节的D5位是否为1：

如是，则扩展位移反馈计数器，设定为40位；

⑺判断配置信息字节的D4位是否为1：

如是，则启动位移误差自动补偿功能；当前插补曲线段结束前一个插补周期，计算位移反馈信号与实际值的差，写入对应位移误差寄存器。当下一插补曲线段开始前，读取各轴位移误差寄存器的值，进行插补加工参数，如加加速度和加速度的计算，调整后的新插补加工参数已经把各轴位移误差分散到后续的插补周期中，从而实现位移误差自动补偿；

⑻判断配置信息字节的D3位是否为1：

如是，编码器脉冲倍率为4；

⑼判断配置信息字节的D2位是否为1：

如是，输出脉冲类型为方向+脉冲形式；

⑽根据D1～D0位设置输出轴，00输出X轴，01输出Y轴，10输出Z轴，11输出U轴；

如果配置信息的D2位不为1，输出脉冲类型为正、负脉冲形式；

如果配置信息的D3位不为1，编码器脉冲倍率为1；

如果配置信息的D4位不为1，则不启动位移误差的自动补偿；

如果配置信息的D5位不为1，则位移反馈计数器的位数为32位；

如果配置信息的D6位不为1，则主机访问缓冲区数据宽度为16位；

如果配置信息的D7位不为1，则接口控制模式配置为USB模式；

⑾配置结束，插补器开始工作；

如果接收到的起始位字节、结束位字节或CRC校验字节错误，则不进行插补器配置，并反馈配置错误信息，等待新的配置数据；

如果不发生通信中断请求，则插补器按照最近一次配置工作，从未配置的插补器按照默认状态工作。

本发明的插补器基于FPGA芯片和IP核技术，采用NURBS曲线进行插补，结构简单，成本较低。本发明的NURBS曲线插补器的配置方法，具备自由曲线插补能力，且能实现现场配置，降低了插补器重构所需时间和技术要求，提高了插补器的稳定性和可靠性，扩展和提高了数控系统的加工能力。

  

Claims (7)

1.一种分层重构的NURBS曲线插补器，采用FPGA芯片和IP核技术，其特征在于：包括有物理层、数据层和应用层，所述的物理层由微处理器、中断管理、定时器、PLB总线、串口IP核、IP接口、接口控制模块、手动模式模块、精插补模块和反馈信号测量模块组成，通过PLB总线连接物理层中各模块，微处理器通过局部总线与片外SRAM进行数据交换，通过PLB总线读取外部FLASH的插补器算法程序到内部执行，手动模式模块接收外部手脉和急停信号；所述的数据层包括有主机访问缓冲区和插补反馈寄存器组，主机访问缓冲区为双口RAM，一端通过接口控制模块与外部数控控制器连接，另一端通过总线转换接口与PLB总线连接；插补反馈寄存器组存储各轴位移误差，为反馈信号测量模块的内部寄存器，通过IP接口与PLB总线连接；所述的应用层包括有人机接口模块和粗插补模块，人机接口模块通过PLB总线与串口IP核连接，接收外部数控控制器写入的配置信息；粗插补模块通过PLB总线与精插补模块连接，精插补模块输出各轴插补信号到伺服驱动器。

2.根据权利要求1所述的一种分层重构的NURBS曲线插补器，其特征在于：所述的物理层中的接口控制模块包括串接的PCI 核和主机访问控制模块， 所述的PCI 核由FPGA制造商提供，通过PCI接口与数控控制器通信；主机访问控制模块根据用户的需要选择对应的PCI接口或USB接口，向主机访问缓冲区写入加工命令和NURBS曲线参数。

3.根据权利要求1所述的一种分层重构的NURBS曲线插补器，其特征在于：所述数据层中的主机访问缓冲区含有插补命令寄存器组和NURBS曲线参数存储区，通过所述的插补命令寄存器组设定数控系统加工参数，含有保存插补周期的插补周期寄存器、保存最大进给速度的进给速率寄存器、保存数控系统允许的最大加速度的加速度寄存器、保存数控系统允许的最大加加速度的加加速度寄存器和保存NURBS曲线插补允许的弦高误差最大值的弦高误差寄存器。

4.根据权利要求1所述的一种分层重构的NURBS曲线插补器，其特征在于：所述应用层的粗插补模块含有系数矩阵生成模块、前瞻插补模块和插补表格更新控制模块，通过系数矩阵生成模块接收主机访问缓冲区的NURBS曲线参数，计算系数矩阵并存储；通过前瞻插补模块接收主机访问缓冲区的NURBS曲线参数和加工参数，调用系数矩阵，根据设定的弦高误差，计算下一插补点坐标值，生成前瞻插补表格，输出至插补表格更新控制模块；插补表格更新控制模块接收前瞻插补模块的插补表格和反馈信号测量模块的反馈值，根据加速度和加加速度的限制条件，更新插补表格，输出至精插补模块。

5.根据权利要求1所述的一种分层重构的NURBS曲线插补器，其特征在于：所述数据层中的插补反馈寄存器组含有X轴、Y轴、Z轴和U轴误差寄存器， 通过X轴误差寄存器存储当前插补曲线段倒数第二个插补周期的X轴位移误差，供插补表格更新控制模块读取；通过Y轴误差寄存器存储当前插补曲线段倒数第二个插补周期的Y轴位移误差，供插补表格更新控制模块读取；通过Z轴误差寄存器存储当前插补曲线段倒数第二个插补周期的Z轴位移误差，供插补表格更新控制模块读取；通过U轴误差寄存器存储当前插补曲线段倒数第二个插补周期的U轴位移误差，供插补表格更新控制模块读取。

6.根据权利要求1或4所述的一种分层重构的NURBS曲线插补器，其特征在于：所述应用层的粗插补模块中的插补表格更新控制模块包括下一插补曲线段模块、新插补加工参数模块和粗插补二次计算模块，下一插补曲线段模块为插补表格中即将加工的一段NURBS曲线，用加工参数代替曲线几何参数；新插补加工参数模块重新计算当前插补曲线段的加工参数，用于补偿各轴位移误差；粗插补二次计算模块根据计算得到的新插补加工参数，把当前曲线段按照插补周期进行粗插补。

7.一种应用上述权利要求1所述的分层重构的NURBS曲线插补器的配置方法，其特征在于：包括以下步骤： 

 ⑴开始，装置初始化，启动插补器配置的程序；配置程序在数控控制器平台上运行，通过串口与NURBS曲线插补器的人机接口模块通信，当需要现场配置时，点击“插补器重新配置”，然后选择或输入配置信息，完成后点击“发送”按钮；

⑵判断通信是否请求中断：在插补器配置程序中，点击“插补器重新配置”，NURBS曲线插补器产生串行口接受中断，插补器停止工作，至到配置完成；

如是，则人机接口模块按照规定的通信协议，逐次判断配置命令，然后由微处理器写入到对应寄存器或控制单元；在发送的配置数据中，第一字节为起始位0xAA，第二字节为配置信息，第三字节为CRC校验位，第四字节为结束位0x55；

如果不发生通信中断请求，则插补器按照最近一次配置工作，从未配置的插补器按照默认状态工作；

 ⑶判断通讯命令字起始位字节是否正确：

如是，则判断CRC校验字节是否正确，

如是，则判断结束位字节是否正确，

如是，则配置数据有效，转入插补器配置；

如果接收到的起始位字节、结束位字节或CRC校验字节错误，则不进行插补器配置，并反馈配置错误信息，等待新的配置数据；

 ⑷判断配置信息字节的D7位是否为1：

如是，接口控制模式配置为PCI模式；如D7位不为1，则接口控制模式配置为USB模式；

⑸判断配置信息字节的D6位是否为1：

如是，主机访问缓冲区数据宽度配置为32位；如D6位不为1，则主机访问缓冲区数据宽度为16位；

 ⑹判断配置信息字节的D5位是否为1：

如是，则扩展位移反馈计数器设定为40位；如D5位不为1，则位移反馈计数器的位数为32位；

 ⑺判断配置信息字节的D4位是否为1：

如是，则启动位移误差自动补偿功能；当前插补曲线段结束前一个插补周期，计算位移反馈信号与实际值的差，写入对应位移误差寄存器。当下一插补曲线段开始前读取各轴位移误差寄存器的值，进行插补加工参数、加加速度和加速度的计算，调整后的新插补加工参数已经把各轴位移误差分散到后续的插补周期中，从而实现位移误差自动补偿；如D4位不为1，则不启动位移误差的自动补偿；

⑻判断配置信息字节的D3位是否为1：

如是，编码器脉冲倍率为4；如D3位不为1，编码器脉冲倍率为1；

⑼判断配置信息字节的D2位是否为1：

如是，输出脉冲类型为方向+脉冲形式；如D2位不为1，输出脉冲类型为正、负脉冲形式；

⑽根据D1～D0位设置输出轴，00输出X轴，01输出Y轴，10输出Z轴，11输出U轴； 

⑾配置结束，插补器开始工作。

Images