CN102262399A - 机台运动控制系统 - Google Patents

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徐华勇
余国俊
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Abstract

本发明提供一种机台运动控制系统，包括一控制主机、一机台及一轴控卡，所述机台内设置若干伺服单元及若干数量与伺服单元数量相应的位置感测单元，所述轴控卡设置在所述机台内，分别与控制主机及伺服单元相连，所述轴控卡包括一运动控制单元及若干数量与位置感测单元数量相应的运动控制信号接口，所述运动控制信号接口均与运动控制单元相连，所述位置感测单元感测机台上的运动部件的位置信息，并将位置信息通过相应的运动控制信号接口反馈给运动控制单元，所述运动控制单元接收该位置信息，并将位置信息进行处理后输出相应的运动控制信号，以通过相应的运动控制信号接口传输给所述伺服单元，进而控制与该伺服单元相连的运动部件运动。

Description

机台运动控制系统
技术领域
本发明涉及一种机台运动控制系统，尤其涉及一种可同时对机台中的多个运动部件进行控制的机台运动控制系统。
背景技术
目前，常用于机械自动控制技术中的轴控运动电路板卡(以下简称“轴控卡”)在使用时一般都必须安装于电脑等控制主机内，而无法安装在用于直接完成加工动作的机台上。当将轴控卡安装于控制主机内时，机台与该控制主机之间需要设置数量较多的连接线进行通信，拆装极不方便。另外，大多安装于控制主机内的轴控卡不但价格昂贵，而且无常用外接设备接口，没有良好的扩展性。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可应用于机台上且可有效控制机台的多个运动部件进行运动的机台运动控制系统。
一种机台运动控制系统，包括一控制主机、一机台及一轴控卡，所述机台内设置若干伺服单元及若干数量与伺服单元数量相应的位置感测单元，所述轴控卡设置在所述机台内，分别与控制主机及伺服单元相连，所述轴控卡包括一运动控制单元及若干数量与位置感测单元数量相应的运动控制信号接口，所述运动控制信号接口均与运动控制单元相连，所述位置感测单元感测机台上的运动部件的位置信息，并将位置信息通过相应的运动控制信号接口反馈给运动控制单元，所述运动控制单元接收该位置信息，并将位置信息进行处理后输出相应的运动控制信号，以通过相应的运动控制信号接口传输给所述伺服单元，进而控制与该伺服单元相连的运动部件运动。
相较于现有技术，本发明所述的机台运动控制系统所用的轴控卡可以直接设置于机台上，机台与控制主机之间只需采用数量较少的数据线进行连接即可，可以省去现有技术中设于控制主机内的轴控卡与机台之间复杂的连接布线结构，有效降低了成本并提高了机台使用的方便性。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式的机台运动控制系统的功能框图。
图2为图1所示机台运动控制系统中轴控卡与机台及控制主机的电路图。
主要元件符号说明
机台运动控制系统     100
控制主机             10
轴控卡               20
机台                 30
通信接口             21
主控制单元           22
运动控制单元         23
X轴运动控制信号接口  24
Y轴运动控制信号接口  25
Z轴运动控制信号接口  26
U轴运动控制信号接口  27
主控制芯片           U1
运动控制芯片         U2
数据端口             D0-D15、D0′-D15′
地址端口             A0-A3、A0′-A3′
信号传输端           XT、YT、ZT、UT
方向信号控制端       XDIR、YDIR、ZDIR、UDIR
脉冲信号控制端       XPLUSE、YPLUSE、ZPLUSE、UPLUSE
反馈信号接收端       XEA、XEB、YEA、YEB、ZEA、ZEB、
                     UEA、UEB
方向信号接收端       XDIR′、YDIR′、ZDIR′、UDIR′
脉冲信号接收端       XPLUSE′、YPLUSE′、ZPLUSE′、
             UPLUSE′
信号反馈端   XEA′、XEB′、YEA′、YEB′、ZEA
             ′、ZEB′、UEA′、UEB′
伺服单元     32
驱动器       321
电机         322
具体实施方式
请参阅图1，本发明较佳实施例的机台运动控制系统100包括一控制主机10、一轴控卡20及一机台30。该控制主机10可以为一电脑，该机台30内设置有若干用于驱动机台30上的运动部件运动的伺服单元32。所述轴控卡20设置在所述机台30内，分别与该控制主机10及伺服单元32相连。该轴控卡20包括一通信接口21、一主控制单元22、一运动控制单元23、一X轴运动控制信号接口24、一Y轴运动控制信号接口25、一Z轴运动控制信号接口26及一U轴运动控制信号接口27。该通信接口21、主控制单元22及运动控制单元23依次相连，该X轴运动控制信号接口24、Y轴运动控制信号接口25、Z轴运动控制信号接口26及U轴运动控制信号接口27均连接至所述运动控制单元23。
所述通信接口21可以为USB接口、IEEE接口及ESATA接口等现有通信接口中的任意一种。
请一并参阅图2，该主控制单元22包括一主控制芯片U1，所述主控制芯片U1的型号可以为C8051，包括一组数据端口D0-D15及一组地址端口A0-A3。该主控制芯片U1与所述通信接口21电性连接，用于接收该控制主机10发送的运动指令，并对接收的运动指令进行译码，最后通过该数据端口D0-D15及地址端口A0-A3与所述运动控制单元23连接，以将译码后的运动指令发送给所述运动控制单元23。
该运动控制单元23包括一运动控制芯片U2，所述运动控制芯片U2的型号可以为MCX314，包括一组数据端口D0′-D15′、一组地址端口A0′-A3′及一组信号传输端XT、YT、ZT及UT。该组数据端口D0′-D15′及地址端口A0′-A3′分别与主控制芯片U1的数据端口D0-D15及地址端口A0-A3相连，用于接收译码后的运动指令并对其进行处理。该组信号传输端XT、YT、ZT及UT分别与其对应的运动控制信号接口一一对应连接，例如信号传输端XT与X轴运动控制信号接口24、信号传输端YT与Y轴运动控制信号接口25、信号传输端ZT与Z轴运动控制信号接口26或信号传输端UT与U轴运动控制信号接口27一一对应连接，以进行信号的传送及反馈。在本实施例中，以X轴运动控制信号接口24与信号传输端XT的连接为例加以说明。该信号传输端XT包括一方向信号控制端XDIR、一脉冲信号控制端XPLUSE及一组反馈信号接收端XEA、XEB。该X轴运动控制信号接口24包括一方向信号接收端XDIR′、一脉冲信号接收端XPLUSE′及一组信号反馈端XEA′、XEB′。该方向信号接收端XDIR′及脉冲信号接收端XPLUSE′分别与方向信号控制端XDIR及脉冲信号控制端XPLUSE一一对应连接，该信号反馈端XEA′、XEB′分别与反馈信号接收端XEA、XEB一一对应连接。
机台30内设置有若干位置感测单元34，每一位置感测单元34分别与机台30上相对应的的运动部件及运动信号控制接口相连，用于实时地感测所述运动部件的位置信息，并将感测到的位置信息通过该运动控制信号接口(如X轴运动控制信号接口24)中的信号反馈端(如XEA′、XEB′)返回给该运动控制芯片U2。所述运动控制芯片U2通过相应的反馈信号接收端(如XEA、XEB)接收该反馈信号，并对该反馈信号进行处理，进而调整所述方向信号控制端(如XDIR)及脉冲信号控制端(如XPLUSE)输出的信号的幅度、频率或脉冲个数等参数，最后再通过该相应的方向信号接收端(如XDIR′)及脉冲信号接收端(如XPLUSE′)输出给对应的伺服单元32，以控制其进行相应的运动。
每一伺服单元32包括一驱动器321及一电机322，所述驱动器321分别与相应的运动控制信号接口(如X轴运动控制信号接口24)中的方向信号接收端(如XDIR′)及脉冲信号接收端(如XPLUSE′)电性连接，用于根据该方向信号接收端(如XDIR′)及脉冲信号接收端(如XPLUSE′)接收到的驱动信号输出一对应的模拟电压给电机322，以驱动电机322运动，进而驱动与该电机322机械相连的运动部件进行相应的运动。
下面详细介绍本发明较佳实施方式的机台运动控制系统100的工作原理：
首先，所述控制主机10通过通信接口21发送一运动指令给主控制单元22，所述主控制单元22接收所述运动指令，并对所述运动指令进行译码后通过该数据端口D0-D15及地址端口A0-A3传送给该运动控制单元23。该运动控制单元23通过数据端口D0′-D15′及地址端口A0′-A3′接收译码后的运动指令并对其进行处理。接着该运动控制单元23根据处理后的运动指令生成相应的运动控制信号，并将该运动控制信号通过相应的信号传输端XT、YT、ZT及UT传送给与其对应的运动控制信号接口(如X轴运动控制信号接口24、Y轴运动控制信号接口25、Z轴运动控制信号接口26或U轴运动控制信号接口27)，所述运动控制信号接口接收该运动控制信号并将该运动控制信号传送给相应的伺服单元32，以使得该伺服单元32在运动控制单元23的控制下进行相应的工作，进而控制机台30上的运动部件产生相应的运动。此时与该运动部件对应相连的位置感测单元34开始工作，以实时地感测该运动部件的位置信息，并将感测的位置信号通过对应的运动控制信号接口回传给该运动控制单元23，所述运动控制单元23接收所述位置信息，并将所述位置信息进行处理后调整相应的运动控制信号，并将调整后的运动控制信号再次通过相应的信号传输端XT、YT、ZT及UT传送给与其对应的运动控制信号接口，进而使得与该运动控制信号接口相连的运动部件的运动相应地调整。
显然，本发明所述的机台运动控制系统100所用的轴控卡20可以直接设置于机台30上，机台30与控制主机10之间只需采用数量较少的数据线进行连接即可，可以省去现有技术中设于控制主机10内的轴控卡20与机台30之间复杂的连接布线结构，有效降低了成本并提高了机台30使用的方便性。

Claims (9)

1.一种机台运动控制系统，包括一控制主机及一机台，其特征在于：所述机台运动控制系统包括一轴控卡，所述机台内设置若干伺服单元及若干数量与伺服单元数量相应的位置感测单元，所述轴控卡设置在所述机台内，分别与控制主机及伺服单元相连，所述轴控卡包括一运动控制单元及若干数量与位置感测单元数量相应的运动控制信号接口，所述运动控制信号接口均与运动控制单元相连，所述位置感测单元感测机台上的运动部件的位置信息，并将位置信息通过相应的运动控制信号接口反馈给运动控制单元，所述运动控制单元接收该位置信息，并将位置信息进行处理后输出相应的运动控制信号，以通过相应的运动控制信号接口传输给所述伺服单元，进而控制与该伺服单元相连的运动部件运动。
2.如权利要求1所述的机台运动控制系统，其特征在于：运动控制单元包括一运动控制芯片，所述运动控制芯片包括一组信号传输端，所述信号传输端分别与其对应的运动控制信号接口一一对应连接。
3.如权利要求2所述的机台运动控制系统，其特征在于：每一信号传输端包括一方向信号控制端、一脉冲信号控制端及一组反馈信号接收端，每一运动控制信号接口包括一方向信号接收端、一脉冲信号接收端及一组信号反馈端，方向信号接收端及脉冲信号接收端分别与方向信号控制端及脉冲信号控制端一一对应连接，信号反馈端、与反馈信号接收端一一对应连接。
4.如权利要求3所述的机台运动控制系统，其特征在于：每一位置感测单元将感测到的位置信息通过信号反馈端返回给运动控制芯片，所述运动控制芯片通过相应的反馈信号接收端接收所述反馈信号，并对反馈信号进行处理，进而调整所述方向信号控制端及脉冲信号控制端输出的信号，并通过相应的方向信号接收端及脉冲信号接收端输出给对应的伺服单元，以控制所述伺服单元进行相应的运动。
5.如权利要求4所述的机台运动控制系统，其特征在于：每一伺服单元包括一驱动器及一电机，所述驱动器分别与相应的方向信号接收端及脉冲信号接收端电性连接，用于根据方向信号接收端及脉冲信号接收端接收到的运动控制信号输出一对应的电压给电机，以驱动电机运动，进而驱动与电机相连的运动部件进行相应的运动。
6.如权利要求4所述的机台运动控制系统，其特征在于：所述机台运动控制系统包括一通信接口及一主控制单元，所述主控制单元通过所述通信接口与控制主机相连，以接收控制主机发送的运动指令，并对运动指令进行译码。
7.如权利要求6所述的机台运动控制系统，其特征在于：所述通信接口为USB接口、IEEE接口及ESATA接口中的任意一种。
8.如权利要求6所述的机台运动控制系统，其特征在于：所述主控制单元包括一主控制芯片，所述主控制芯片包括一组数据端口及一组地址端口，所述主控制芯片将译码后的运动指令通过数据端口及地址端口发送给所述运动控制单元。
9.如权利要求8所述的机台运动控制系统，其特征在于：所述运动控制单元接收译码后的运动指令并对其进行处理，并根据处理后的运动指令生成相应的运动控制信号，以调整所述方向信号控制端及脉冲信号控制端输出的信号，并通过相应的方向信号接收端及脉冲信号接收端输出给对应的伺服单元，以控制所述伺服单元进行相应的运动。
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