CN112783098A - 多轴联动机械运动控制方法、装置、系统及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多轴联动机械运动控制方法、装置、系统及计算机可读存储介质。其中，方法包括在对目标轨迹点进行插补时，根据目标轨迹点的总脉冲数、加速形状、速度形状计算目标轨迹点的总运动时间。若总运动时间不大于预设插补阈值，将总运动时间值作为第一级插补周期；若总运动时间大于预设插补阈值，根据总运动时间和插补次数计算第一级插补周期；基于根据第一级插补周期、加速形状和速度形状计算所得的第一级插补周期参数信息，第二级插补周期得到各轴的输出脉冲，第二级插补周期为固定微秒级周期。本申请解决了多轴插补器输出频率跳动以及插补时间无法被插补周期整除导致脉冲频率控制不精准的问题，有效提升多轴联动机械运动的控制精度。

Description

多轴联动机械运动控制方法、装置、系统及可读存储介质

技术领域

本申请涉及自动化控制技术领域，特别是涉及一种多轴联动机械运动控制方法、装置、系统及计算机可读存储介质。

背景技术

随着工业自动化进程的加速，以及日益激烈的市场竞争，大量的生产制造商寻求更高效的生产方式以求得生存。随着国内中小企业对中低端运动控制设备的需求越来越大，多轴联动机械运动控制平台如模板切割机、喷墨机、裁床等备受青睐，多轴联动机械运动控制平台的控制系统也日趋成熟。多轴联动机械运动控制平台的控制方法通常采用梯形或S形速度曲线规划方法。对于多轴联动机械运动控制平台来说，在电机驱动器和电机都已确定且所开发的零件的加工程序一致的情况下，加工效果就直接取决于运动控制输出的脉冲信号的实际效果是否精准实时平滑。

现有技术中的多轴联动机械运动控制平台内部定时每隔一个插补周期更新一次脉冲数及脉冲频率，由于本身实时性不足，运动插补周期T不能做得太短，一般在1ms左右。例如一种变插补周期多轴联动运动控制方法的现有技术，这种变插补周期的方法是基于DSP的，并使用了DSP的定时器的周期作为插补周期T来生成脉冲。DSP定时中断最多能达到最短0.5ms周期连续定时中断，若T周期再小则严重影响DSP的计算性能。可见这种方式的变插补周期的最小周期T不可能小于0.5ms，实现精度有限。而在按照实际运动轨迹的运动过程中，一般至少需要一个或一个以上的插补周期，可以用{t₀，t₁，…，t_i，…，t_n}(n>＝0)来表示。对于第t_i个插补周期，插补周期T_i及输出的脉冲个数n_i都是已知量，以脉冲个数n_i为被除数，插补周期T_i为除数做除法运算可得到第t_i插补周期的脉冲频率v_i＝n_i/T_i，如此类推，第t_i+1插补周期时的脉冲频率v_i+1＝(n_i+1)/(T_i+1)。每隔一个插补周期T，插补器输出频率就会更新一次。如图1所示，双S型虚线包络线是需要实现的速度形状，通过插补后实现的实际的加速、减速形状却是阶梯形，插补周期间的脉冲频率变化是突变的，整体上表现为不平滑，脉冲频率跳动。另外，在实际运动中，还有两种情况会导致脉冲频率控制失常，进而无法实现精确控制机械运动。一个轨迹点序列可表示为{P₁(x₁，y₁，…，u₁)…P_i(x_i，y_i，…，u_i)，…P_n(x_n，y_n，…，u_n)}。其中轨迹点P_i(x_i，y_i，…，u_i)表示P_i点各轴脉冲的增量；当P_i点整点运动总时间T_总，且T_总极短，极短到小于插补周期允许的最小周期T_min；若这个点恰好在t_i个插补周期时遇到，此时，插补周期也只好取T_min，根据脉冲频率计算公式可知t_i的实际脉冲频率v_i＝n_i/T_min。而预设脉冲频率V＝n_i/T_总，这样就会产生巨大频率误差，出现频率控制失常。在定周期插补时，还有一种情况会导致脉冲频率控制失常。以P_i点运动总时间T_总为被除数，插补周期T为除数，做除法运算，若余数不为0，此时P_i的最后一个插补周期会比实际时间长，导致实际脉冲频率失常下降。

为了解决脉冲频率控制失常的技术问题，提高多轴联动机械运动的控制精度，相关技术通过现场可编程门阵列接收数字信号处理器输出的一个插补周期内的脉冲个数；将脉冲个数作为除数，将此插补周期内的时钟周期数作为被除数，做除法运算；当判断除法运算的结果无余数时，以除法运算得到的商作为此次插补周期内的每个脉冲的周期宽度，在此次插补周期开始时，进行参数更新并输出；当判断除法运算的结果有余数时，以除法运算得到的商加上余数分配所得的值作为此次插补周期内的每个脉冲的周期宽度，在此次插补周期开始时，进行参数更新并输出；由上述过程得到一个插补周期内的每个脉冲的周期宽度，进而可以精准的确定一个插补周期包含有多少个时钟周期，从而完成对负载精准控制的使命。

但是，当插补时间无法被插补周期T整除时，相关技术采用将余数平均分配到插补周期内的每个脉冲中，改变插补周期中每个脉冲的周期宽度。虽然可解决频率大同谋突变的问题，但解决问题的本质还是通过改变了脉冲频率来降低频率分配的不均匀性。这种平均分配的作用最多只能让突变频率突变幅度变小些，未能从根本上解决问题。

鉴于此，如何有效解决多轴插补器输出频率跳动以及插补时间无法被插补周期整除导致脉冲频率控制失常现象的发生，是所属领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种多轴联动机械运动控制方法、装置、系统及计算机可读存储介质，解决了多轴插补器输出频率跳动以及插补时间无法被插补周期整除导致脉冲频率控制不精准的问题，有效提升多轴联动机械运动的控制精度。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种多轴联动机械运动控制方法，包括：

在对目标轨迹点进行插补时，根据所述目标轨迹点的总脉冲数、加速形状、速度形状计算所述目标轨迹点的总运动时间；所述加速形状和所述速度形状根据预设置最大加速度和最大运动速度计算得到；

若所述总运动时间不大于预设插补阈值，将所述总运动时间值作为第一级插补周期；若所述总运动时间大于预设插补阈值，根据所述总运动时间和插补次数计算第一级插补周期；所述插补次数根据所述总运动时间和所述预设插补阈值确定；

基于根据所述第一级插补周期、所述加速形状和所述速度形状计算所得的第一级插补周期参数信息，第二级插补周期得到各轴的输出脉冲；所述第二级插补周期为固定微秒级周期。

可选的，所述加速形状和所述速度形状根据预设置最大加速度和最大运动速度计算得到包括：

基于所述最大加速度、调用加速度形状控制关系式确定所述加速形状；所述加速度形状控制关系式为：

acc＝A cc×sin(w′*t)；

式中，0＜w′*t＜π，

acc为所述加速形状，A cc为所述最大加速度，π为已知值，w′为过程量，t为运动时间，Sacc_T为加速运动或减速运动的总时间。

可选的，所述加速形状和所述速度形状根据预设置最大加速度和最大运动速度计算得到包括：

基于所述最大运动速度、所述加速度形状、调用速度形状控制关系式确定所述速度形状；所述速度形状控制关系式为：

V_t＝v₀+acc*(1-cos(w*t))/w；

式中，V_t为t时刻的速度，v₀为加速运动或减速运动的起始速度值，w为角速度，acc为所述加速形状。

可选的，所述基于根据所述第一级插补周期、所述加速形状和所述速度形状计算所得的第一级插补周期参数信息，第二级插补周期得到各轴的输出脉冲包括：

根据所述第一级插补周期、所述加速形状和所述速度形状计算第一级插补周期的脉冲增量值和多轴运动轨迹片段，所述目标轨迹点的每一个轴在各第一级插补周期的初速度、终止速度、加速度形状片段和速度形状片段；

根据所述目标轨迹点各轴在各第一级插补周期的加速度形状片段和速度形状片段生成各轴在所述第二级插补周期的加速度形状和和速度形状；

根据所述脉冲增量值、所述多轴运动轨迹片段、各轴在所述第二级插补周期的加速度形状和和速度形状、所述第二级插补周期生成并输出多轴插补脉冲群。

可选的，所述第一级插补周期内的脉冲个数根据脉冲计算关系式计算得到，所述脉冲计算关系式为：

式中，S_t为第t时刻产生的脉冲数，v₀为加速运动或减速运动的起始速度值，w为角速度，acc为当前第一级插补周期的加速形状，t为开始加速运动或减速运动的时刻。

可选的，所述根据所述总运动时间和插补次数计算第一级插补周期包括：

调用插补次数关系式计算插补次数cnt，所述插补次数计算关系式为cnt＝INT(T_总/CT)；式中，T_总为所述总运动时间，INT为取整，CT为根据所述预设插补阈值确定的常数；

调用插补周期关系式计算所述第一级插补周期T_C1，所述插补周期关系式为T_C1＝T_总/cnt。

本发明实施例另一方面提供了一种多轴联动机械运动控制装置，包括：

运动总时间计算模块，用于在对目标轨迹点进行插补时，根据所述目标轨迹点的总脉冲数、加速形状、速度形状计算所述目标轨迹点的总运动时间；所述加速形状和所述速度形状根据预设置最大加速度和最大运动速度计算得到；

一级插补模块，用于若所述总运动时间不大于预设插补阈值，将所述总运动时间值作为第一级插补周期；若所述总运动时间大于预设插补阈值，根据所述总运动时间和插补次数计算第一级插补周期；所述插补次数根据所述总运动时间和所述预设插补阈值确定；

二级插补模块，用于基于根据所述第一级插补周期、所述加速形状和所述速度形状计算所得的第一级插补周期参数信息，第二级插补周期得到各轴的输出脉冲；所述第二级插补周期为固定微秒级周期。

本发明实施例还提供了一种多轴联动机械运动控制装置，包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如前任一项所述多轴联动机械运动控制方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有多轴联动机械运动控制程序，所述多轴联动机械运动控制程序被处理器执行时实现如前任一项所述多轴联动机械运动控制方法的步骤。

本发明实施例最后还提供了一种多轴联动机械运动控制系统，包括第一芯片和第二芯片；

所述第一芯片为数字信号处理器，所述第二芯片为FPGA，所述第一芯片和所述第二芯片通过高速串行接口HSSI相连；

所述第一芯片存储有变周期第一级插补程序，所述变周期第一级插补程序被执行时实现如下步骤：

在对目标轨迹点进行插补时，根据所述目标轨迹点的总脉冲数、加速形状、速度形状计算所述目标轨迹点的总运动时间；所述加速形状和所述速度形状根据预设置最大加速度和最大运动速度计算得到；若所述总运动时间不大于预设插补阈值，将所述总运动时间值作为第一级插补周期；若所述总运动时间大于预设插补阈值，根据所述总运动时间和插补次数计算第一级插补周期；所述插补次数根据所述总运动时间和所述预设插补阈值确定；

所述第二芯片存储有定周期第二微秒级插补程序，所述定周期第二微秒级程序被执行时实现如下步骤：

基于根据所述第一级插补周期、所述加速形状和所述速度形状计算所得的第一级插补周期参数信息，第二级插补周期得到各轴的输出脉冲；所述第二级插补周期为固定微秒级周期。

本申请提供的技术方案的优点在于，采用将变插补周期作为第一级插补、定插补周期作为第二级插补的2级插补方式，当轨迹点总运动时间极短时，跳过第一级插补直接进入第二级插补，使脉冲时间精度精确到微秒，将插补周期缩短到微秒；当轨迹点的总运动时间不为极短时，对插补周期进行处理以将余数平均分配到第二级插补周期中。由于插补周期极短，所以插补后输出的脉冲群的频率变化包络线很接近连续频率包络，可保证运动脉冲的光滑和运动的平稳性，实现对频率的光滑控制，提高运动速度及位置精度的控制能力，有效提升多轴联动机械运动的控制精度。

此外，本发明实施例还针对多轴联动机械运动控制方法提供了相应的实现装置、系统及计算机可读存储介质，进一步使得所述方法更具有实用性，所述装置、系统及计算机可读存储介质具有相应的优点。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或相关技术的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一个示例性应用场景的速度随着时间变化的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种多轴联动机械运动控制方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种多轴联动机械运动控制方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的脉冲频率变化示意图；

图5为本发明实施例提供的多轴联动机械运动控制装置的一种具体实施方式结构图；

图6为本发明实施例提供的多轴联动机械运动控制装置的另一种具体实施方式结构图；

图7为本发明实施例提供的多轴联动机械运动控制系统的一种具体实施方式结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

在介绍了本发明实施例的技术方案后，下面详细的说明本申请的各种非限制性实施方式。

首先参见图2，图2为本发明实施例提供的一种多轴联动机械运动控制方法的流程示意图，本发明实施例可包括以下内容：

S201：在对目标轨迹点进行插补时，根据目标轨迹点的总脉冲数、加速形状、速度形状计算目标轨迹点的总运动时间。

用户图形如待切割图形经过系统的图形解码程序后输出一系列轨迹坐标序列，轨迹坐标序列例如可表示为{P₁(x₁，y₁，…，u₁)，…P_i(x_i，y_i，…，u_i)，…，P_n(x_n，y_n，…，u_n)}。其中P_i(x_i，y_i，…，u_i)表示第i个轨迹点P_i各轴脉冲的增量。目标轨迹点即为当前要进行插补处理的那个轨迹点，目标轨迹点为轨迹坐标序列中的任何一个点。在进行插补处理之前，用户会预先设定最大加速度Acc和最大运动速度Vmax。加速形状是指目标轨迹点从插补时刻起到插补周期结束这段时间内的加速信息，速度形状是指目标轨迹点从插补时刻起到插补周期结束这段时间内的速度信息。加速形状和速度形状可根据预先设置的最大加速度和最大运动速度计算得到，在得到总脉冲数、加速形状、速度形状便可得知目标轨迹点的总运动时间。

S202：判断总运动时间是否不大于预设插补阈值，若是，则执行S203，若否，则执行S204。

预设插补阈值可根据实际应用场景进行选择，本申请对此不作任何限定。

S203：将总运动时间值作为第一级插补周期。

S204：根据总运动时间和插补次数计算第一级插补周期。

插补次数可根据总运动时间和上个步骤中的预设插补阈值来确定，用于表示以预设插补阈值为插补周期、在总运动时间内可进行多少次插补。可以理解的是，插补操作为整数操作，相应的，插补次数值也为整数值。经过S203和S204可知，第一级插补周期的数值根据不同的情况改变，所以本申请的第一级插补周期为变插补周期。

作为一种可选的实施方式，本步骤中的第一级插补周期计算方法可包括：

调用插补次数关系式计算插补次数cnt，插补次数计算关系式为cnt＝INT(T_总/CT)；式中，T_总为总运动时间，INT为取整，CT为根据预设插补阈值确定的常数；调用插补周期关系式计算第一级插补周期T_C1，插补周期关系式为T_C1＝T_总/cnt。

S205：基于根据第一级插补周期、加速形状和速度形状计算所得的第一级插补周期参数信息，第二级插补周期得到各轴的输出脉冲。

本申请的第二级插补周期为固定微秒级周期，也就是说第二级插补周期的数值为固定值且该为第二级插补周期位微秒级，例如第二级插补周期为1微秒μs。二级插补周期在单个插补周期内最多生一个脉冲，与常用运动插补控制区别是本申请的运动插补控制在一个第二级插补周期内所有轴的运动脉冲可以为0，而常用运动插补控制器不可能为0。第一级插补周期参数信息包括但并不限制于为第一级插补周期的脉冲增量值、第一级插补周期多轴运动轨迹、目标轨迹点的各轴在每个第一级插补周期的初速度、终止速度、加速度形状片度和速度形状片段。根据第一级插补周期参数信息和第二级插补周期可计算得到各轴的输出脉冲，并将各轴的脉冲值直接输入给电机驱动器，也即S205最终输出的是脉冲群。

在本发明实施例提供的技术方案中，采用将变插补周期作为第一级插补、定插补周期作为第二级插补的2级插补方式，当轨迹点总运动时间极短时，跳过第一级插补直接进入第二级插补，使脉冲时间精度精确到微秒，将插补周期缩短到微秒；当轨迹点的总运动时间不为极短时，对插补周期进行处理以将余数平均分配到第二级插补周期中。由于插补周期极短，所以插补后输出的脉冲群的频率变化包络线很接近连续频率包络，可保证运动脉冲的光滑和运动的平稳性，实现对频率的光滑控制，提高运动速度及位置精度的控制能力，有效提升多轴联动机械运动的控制精度。

需要说明的是，本申请中各步骤之间没有严格的先后执行顺序，只要符合逻辑上的顺序，则这些步骤可以同时执行，也可按照某种预设顺序执行，图1只是一种示意方式，并不代表只能是这样的执行顺序。

在上述实施例中，对于如何计算加速度形状和速度形状并不做限定，本实施例中给出一种加速度形状和速度形状的计算方法，可包括如下步骤：

其中，可基于S101中的预先设置的最大加速度、调用加速度形状控制关系式确定加速形状；加速度形状控制关系式可表示为：

acc＝Acc×sin(w′*t)；

式中，0＜w′*t＜π，

acc为加速形状，A cc为最大加速度，π为已知值，w′为过程量，t为运动时间，Sacc_T为加速运动或减速运动的总时间。

可基于S101中的预先设置的最大运动速度、上述步骤计算得到的加速度形状、调用速度形状控制关系式确定速度形状。本步骤中的速度形状可由加速度形状acc对时间t积分得到，积分公式为

0≤w*t≤Π，故速度形状控制关系式可表示为：

V_t＝v₀+acc*(1-cos(w*t))/w；

式中，V_t为t时刻的速度，v₀为加速运动或减速运动的起始速度值，w为角速度，acc为加速形状。

若插补周期Tc如第一级插补周期或第二级插补周期所在加速或减速的起始时刻为t₀，终止时刻为t₁＝t₀+Tc，则对应插补周期Tc后时刻t₁的速度为：

Vel＝v₀+acc*(1-cos(w*t₁))/w。

可以理解的是，在S204确定第一级插补周期之后，会基于第一级插补周期进行插补处理，第一级插补周期内的脉冲个数可根据脉冲计算关系式计算得到，脉冲计算关系式为：

式中，S_t为第t时刻产生的脉冲数，v₀为加速运动或减速运动的起始速度值，w为角速度，acc为当前第一级插补周期的加速形状，t为开始加速运动或减速运动的时刻。

举例来说，若第一级插补周期Tc的起始时刻为t₀，终止时刻为t₁＝t₀+Tc，第一级插补周期Tc的脉冲数为Sx，Sx计算公式如下：

在上述实施例中，对于如何执行S205并不做限定，本实施例中给出一种输出脉冲群的计算方法，可包括如下步骤：

根据第一级插补周期、加速形状和速度形状计算第一级插补周期的脉冲增量值和多轴运动轨迹片段，目标轨迹点的每一个轴在各第一级插补周期的初速度、终止速度、加速度形状片段和速度形状片段；

根据目标轨迹点各轴在各第一级插补周期的加速度形状片段和速度形状片段生成各轴在第二级插补周期的加速度形状和和速度形状；

根据脉冲增量值、多轴运动轨迹片段、各轴在第二级插补周期的加速度形状和和速度形状、第二级插补周期生成并输出多轴插补脉冲群。

其中，第二级插补周期的加速度形状、第二级插补周期的速度形状可与第一级插补周期的加速度形状和速度形状的计算方法相同，例如可均采用如上实施例所述方法。其中，多轴运动轨迹片段是指目标轨迹点在每个第一级插补周期的运动情况，脉冲增量值即为每个第一级插值周期的起始时刻的脉冲个数与终止时刻的脉冲个数的差值，某个时刻的脉冲个数的计算方式同样可采用上述实施例所列举的方式，此处，便不再赘述。

为了使所属领域技术人员更加清楚明白本申请的技术方案，本申请还结合图3以一个示意性例子阐述整个技术方案，在该示意性例子的系统包括变周期TC第一级插补器和定周期第二级μs插补器，将用于计算加速度形状的程序封装为变加速acc形状控制功能模块，将用于计算速度形状的程序封装为速度Vel形状控制功能模块，将用于计算并输出插补周期时间的程序封装为插补周期TC发生器，为了区别，本示意性例子将变周期TC第一级插补器称为粗插补周期，定周期第二级μs插补器称为细插补周期，将用于计算并输出第一级插补周期时间的程序封装为插补周期TC发生器，将用于输出第二级插补周期时间的程序封装为定插补周期TC发生器μs，变周期TC第一级插补器的多轴运动轨迹插补器用于输出粗插补周期的多轴运动轨迹片段，定周期第二级μs插补器的多轴运动轨迹插补器用于输出多轴插补脉冲输出群，也即输出每个轴的脉冲值。可包括下述内容：

本实施例采用2级插补来实现插补周期为1μs多轴插补运动；第一级插补为变周期插补，周期Tc值一般在0.5ms～10ms之间变化，第二级为定周期插补，插补周期可取1μs。变周期TC第一级插补器和定周期第二级μs插补器之间采用高速通信连接。变周期TC第一级插补器为粗插补，含有变加速acc形状控制、速度Vel形状控制、插补周期Tc发生器及多轴运动轨迹插补器4个功能模块。定周期第二级μs插补器为精插补，含有变加速acc形状控制、速度Vel形状控制、定插补周期Ti发生器及多轴运动轨迹插补器4个功能模块，各功能模块之间的关系见可参阅图3所示。用户图形经过图形解码程序输出一系列轨迹坐标序列{P₁(x₁，y₁，…，u₁)，…，P_i(x_i，y_i，…，u_i)，…，P_n(x_n，y_n，…，u_n)}。其中轨迹点P_i(x_i，y_i，…，u_i)表示P_i点各轴脉冲的增量；粗插补首先将用户设定的最大加速度Acc及运动的最大运动速度Vmax分别送入到变周期TC第一级插补器的“加速度acc形状控制”及“速度Vel形状控制”中生成加速形状及速度形状；当对P_i点进行插补时，根据轨迹点P_i总脉冲数及加速度形状、速度形状计算出P_i点的运动总时间T_总，CT为常量值，一般取5ms。当T_总<＝2CT时，则直接送入到定周期第二级μs插补器，当T_总>2*CT时，以常数CT为除数，以轨迹点P_i总运动时间为被除数，做除法运算得P_i点的插补次数cnt＝T_总/CT。然后对cnt取整，利用取整后的cnt计算出插补周期Tc＝T_总/cnt。根据插补周期Tc、加速度形状及速度形状计算粗插补周期的脉冲增量值；根据插补周期Tc、加速度形状及速度形状计算出P_i点各轴每个粗插补周期的初速度V₀、终止速度V_t及本插补周期中的acc形状片段和速度Vel形状片段。第2级插补是固定周期1μs的定周期插补；将粗插补的输出的V₀，V_t及acc形状片段和速度Vel形状片段分别送入到定周期第二级μs插补器的“加速度acc形状控制”及“速度Vel形状控制”中生成加速形状及速度形状，将粗插补周期的脉冲增量值送入到定周期第二级μs插补器的“多轴运动轨迹插补器”中进行第二次插补，输出多轴联动脉冲群Pulse，并将脉冲群直接输入至电机驱动器。在本实施例中，变周期TC第一级插补器可以采用第一芯片来实现0.5ms～10ms周期的粗插补，定周期第二级μs插补器可采用第二芯片来实现精插补，做到1μs插补周期稳定输出，实时性非常高，最高多路脉冲群频率可达1MHz输出。脉冲频率变化可参阅图4所示，可见采用本申请技术方案输出的脉冲频率连续变化性好，比较光滑。

由上可知，本发明实施例解决了多轴插补器输出频率跳动以及插补时间无法被插补周期整除导致脉冲频率控制不精准的问题，有效提升多轴联动机械运动的控制精度。

本发明实施例还针对多轴联动机械运动控制方法提供了相应的装置，进一步使得所述方法更具有实用性。其中，装置可从功能模块的角度和硬件的角度分别说明。下面对本发明实施例提供的多轴联动机械运动控制装置进行介绍，下文描述的多轴联动机械运动控制装置与上文描述的多轴联动机械运动控制方法可相互对应参照。

基于功能模块的角度，参见图5，图5为本发明实施例提供的多轴联动机械运动控制装置在一种具体实施方式下的结构图，该装置可包括：

运动总时间计算模块501，用于在对目标轨迹点进行插补时，根据目标轨迹点的总脉冲数、加速形状、速度形状计算目标轨迹点的总运动时间；加速形状和速度形状根据预设置最大加速度和最大运动速度计算得到。

一级插补模块502，用于若总运动时间不大于预设插补阈值，将总运动时间值作为第一级插补周期；若总运动时间大于预设插补阈值，根据总运动时间和插补次数计算第一级插补周期。

二级插补模块503，用于基于根据第一级插补周期、加速形状和速度形状计算所得的第一级插补周期参数信息，第二级插补周期得到各轴的输出脉冲；第二级插补周期为固定微秒级周期。

可选的，在本实施例的一些实施方式中，上述运动总时间计算模块501可包括加速度形状计算子模块，该加速度形状计算子模块用于基于最大加速度、调用加速度形状控制关系式确定加速形状；加速度形状控制关系式为：

acc＝A cc×sin(w′*t)；

式中，0＜w′*t＜π，

acc为加速形状，A cc为最大加速度，π为已知值，w′为过程量，t为运动时间，Sacc_T为加速运动或减速运动的总时间。

作为一种可选的实施方式，上述运动总时间计算模块501可包括速度形状计算子模块，该速度形状计算子模块用于基于最大运动速度、加速度形状、调用速度形状控制关系式确定速度形状；速度形状控制关系式为：

V_t＝v₀+acc*(1-cos(w*t))/w；

式中，V_t为t时刻的速度，v₀为加速运动或减速运动的起始速度值，w为角速度，acc为加速形状。

作为另一种可选的实施方式，上述运动总时间计算模块501可包括脉冲个数计算子模块，该脉冲个数计算子模块用于根据脉冲计算关系式计算第一级插补周期内的脉冲个数，脉冲计算关系式为：

式中，S_t为第t时刻产生的脉冲数，v₀为加速运动或减速运动的起始速度值，w为角速度，acc为当前第一级插补周期的加速形状，t为开始加速运动或减速运动的时刻。

作为本实施例的其他一些可选实施方式，上述运动总时间计算模块501可包括第一级插补周期计算子模块，该第一级插补周期计算子模块进一步用于：

调用插补次数关系式计算插补次数cnt，插补次数计算关系式为cnt＝INT(T_总/CT)；式中，T_总为总运动时间，INT为取整，CT为根据预设插补阈值确定的常数；调用插补周期关系式计算第一级插补周期T_C1，插补周期关系式为T_C1＝T_总/cnt。

可选的，在本实施例的另一些实施方式中，上述二级插补模块503可进一步用于：

根据第一级插补周期、加速形状和速度形状计算第一级插补周期的脉冲增量值和多轴运动轨迹片段，目标轨迹点的每一个轴在各第一级插补周期的初速度、终止速度、加速度形状片段和速度形状片段；

根据目标轨迹点各轴在各第一级插补周期的加速度形状片段和速度形状片段生成各轴在第二级插补周期的加速度形状和和速度形状；

根据脉冲增量值、多轴运动轨迹片段、各轴在第二级插补周期的加速度形状和和速度形状、第二级插补周期生成并输出多轴插补脉冲群。

本发明实施例多轴联动机械运动控制装置的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

由上可知，本发明实施例解决了多轴插补器输出频率跳动以及插补时间无法被插补周期整除导致脉冲频率控制不精准的问题，有效提升多轴联动机械运动的控制精度。

上文中提到的多轴联动机械运动控制装置是从功能模块的角度描述，进一步的，本申请还提供一种多轴联动机械运动控制装置，是从硬件角度描述。图6为本申请实施例提供的另一种多轴联动机械运动控制装置的结构图。如图6所示，该装置包括存储器60，用于存储计算机程序；处理器61，用于执行计算机程序时实现如上述任一实施例提到的多轴联动机械运动控制方法的步骤。

其中，处理器61可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器61可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器61也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器61可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器61还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器60可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器60还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器60至少用于存储以下计算机程序601，其中，该计算机程序被处理器61加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的多轴联动机械运动控制方法的相关步骤。另外，存储器60所存储的资源还可以包括操作系统602和数据603等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统602可以包括Windows、Unix、Linux等。数据603可以包括但不限于多轴联动机械运动控制结果对应的数据等。

在一些实施例中，多轴联动机械运动控制装置还可包括有显示屏62、输入输出接口63、通信接口64、电源65以及通信总线66。

本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构并不构成对多轴联动机械运动控制装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件，例如还可包括传感器67。

本发明实施例所述多轴联动机械运动控制装置的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

由上可知，本发明实施例解决了多轴插补器输出频率跳动以及插补时间无法被插补周期整除导致脉冲频率控制不精准的问题，有效提升多轴联动机械运动的控制精度。

可以理解的是，如果上述实施例中的多轴联动机械运动控制方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

基于此，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有多轴联动机械运动控制程序，所述多轴联动机械运动控制程序被处理器执行时如上任意一实施例所述多轴联动机械运动控制方法的步骤。

本发明实施例所述计算机可读存储介质的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

由上可知，本发明实施例解决了多轴插补器输出频率跳动以及插补时间无法被插补周期整除导致脉冲频率控制不精准的问题，有效提升多轴联动机械运动的控制精度。

本发明实施例还提供了一种多轴联动机械运动控制系统，请参见图7，可包括下述内容：

一种多轴联动机械运动控制系统可包括第一芯片和第二芯片。第一芯片可为数字信号处理器DSP，用于实现0.5ms～10ms周期的粗插补。第二芯片可为FPGA，用于实现精插补，做到1μs插补周期稳定输出，实时性非常高，最高多路脉冲群频率可达1MHz输出。第一芯片和第二芯片通过高速串行接口HSSI相连。

其中，第一芯片存储有变周期第一级插补程序，变周期第一级插补程序被执行时实现如下步骤：

在对目标轨迹点进行插补时，根据目标轨迹点的总脉冲数、加速形状、速度形状计算目标轨迹点的总运动时间；加速形状和速度形状根据预设置最大加速度和最大运动速度计算得到；若总运动时间不大于预设插补阈值，将总运动时间值作为第一级插补周期；若总运动时间大于预设插补阈值，根据总运动时间和插补次数计算第一级插补周期。

第二芯片存储有定周期第二微秒级插补程序，定周期第二微秒级程序被执行时实现如下步骤：

基于根据第一级插补周期、加速形状和速度形状计算所得的第一级插补周期参数信息，第二级插补周期得到各轴的输出脉冲；第二级插补周期为固定微秒级周期。第二级插补周期输出可以为0～1个脉冲，1μs插补周期内最多输出一个脉冲，可以输出0～1之间的任一一个小数点个脉冲数，含0与1个。

第一芯片DSP的图形解码程序输出一系列轨迹坐标序列{P₁(x₁，y₁，…，u₁)，…，P_i(x_i，y_i，…，u_i)，…，P_n(x_n，y_n，…，u_n)}。其中轨迹点P_i(x_i，y_i，…，u_i)表示P_i点各轴脉冲的增量。

第一芯片DSP数字信号处理器接收的脉冲是第一芯片DSP的“图形解码程序”输出轨迹坐标点序列，是“图形解码程序”运算好的多轴坐标增量，为后续粗插补做准备。

第二芯片FPGA现场可编程门阵列所接收的信息是第一芯片DSP数字信号处理器输出的一个插补周期内的脉冲个数，本周期脉冲的起始速度V₀，本周期脉冲的终止速度V_t，本周期脉冲的最大加速度acc，本周期脉冲的时间Tc。

第二芯片FPGA现场可编程门阵列做为精插补使用。粗插补器就是如图7所示的变周期TC第一级插补器，“精插补器”就是如图7所示的定周期第二级μs插补器。

运动开始前，第一芯片DSP数字信号处理器将用户参数Acc及最大运动速度Vmax分别送入第一芯片DSP数字信号处理器的“粗插补器”的“加速度acc形状控制”及“速度Vel形状控制”中，分别生成轨迹序列的加速度形状及速度形状并保存，为后继处理“粗插补”输出的acc形状片段、插补周期起始速度v0、插补周期终止速度vt准备。

运动开始前，第一芯片DSP数字信号处理器的“粗插补器”将加速度形状及速度形状计算的结果acc，v0，vt参量，分别送入第二芯片FPGA现场可编程门阵列“精插补器”的“加速度acc形状控制”及“速度Vel形状控制”中，分别生成轨迹序列的加速度形状及速度形状。交由FPGA保存，为后继处理“粗插补”输出的acc形状片段、插补周期起始速度v₀、插补周期终止速度v_t准备。

为方便叙述，第一芯片DSP数字信号处理器的“粗插补器”简称为“粗插补”。

运动开始后，“粗插补”的“插补周期Tc发生器”首先开始工作，“粗插补”的“插补周期Tc发生器”作用就是计算下一次粗插补的插补周期Tc。“粗插补”从第一芯片DSP“图形解码程序”输出的轨迹序列{P₁(x₁，y₁，…，u₁)，…P_i(x_i，y_i，…，u_i)，…，P_n(x_n，y_n，…，u_n)}中逐一取轨迹点，若从轨迹序列{P₁(x₁，y₁，…，u₁)，…P_i(x_i，y_i，…，u_i)，…，P_n(x_n，y_n，…，u_n)}中取出的轨迹点是P_i(x_i，y_i，…，u_i)的各轴坐标增量，则“粗插补”根据在运动前第一芯片DSP数字信号处理器生成并保存的轨迹序列的加速度形状及速度形状来计算出P_i点整点在轨迹运动过程中的总运动时间TP_i总，然后根据TP_i总计算出粗插补周期Tc。计算Tc时需要考虑以下2种情况：

“粗插补”周期Tc情形：

(1)当TP_i总<＝2*CT时，则粗插补周期Tc＝TP_i总，CT为常量，一般取5ms；

(2)当TP_i总>2*CT时，以常数CT为除数，以轨迹点Pi总运动时间TP_i总为被除数，做除法运算得Pi点的插补次数cnt＝(TP_i总/CT，然后对cnt取整，再利用取整后的cnt计算出粗插补周期Tc＝TP_i总/cnt。

“粗插补”的“加速度acc形状控制”根据“粗插补”的“插补周期Tc发生器”生成的粗插补周期Tc及第一芯片DSP数字信号处理器在运动前生成并保存的轨迹序列的加速度形状来计算出下一插补周期的加速度acc。

“粗插补”的“速度Vel形状控制”根据“粗插补”的“插补周期Tc发生器”生成的粗插补周期Tc、起始速度V0及第一芯片DSP数字信号处理器在运动前生成并保存的轨迹序列的速度形状来计算出下一插补周期的终止速度Vt。

“粗插补”的“多轴运动轨迹插补”根据“粗插补”的“插补周期Tc发生器”生成的粗插补周期Tc、起始速度V0、加速度acc及第一芯片DSP数字信号处理器在运动前生成并保存的轨迹序列的速度形状来计算出下一插补周期的各轴脉冲数(x`<sub>i</sub>，y`_i，...，u`_i)。

“粗插补”将V0混合“粗插补”结果acc加速度、Vt终止速度、(x`<sub>i</sub>，y`_i，...，u`_i)各轴脉冲数通过高速通信送入第二芯片FPGA现场可编程门阵列的“精插补器”。

第二芯片FPGA现场可编程门阵列的“精插补器”接收的所有数字信息全部来自“粗插补”，为文件叙述，将第二芯片FPGA现场可编程门阵列的“精插补器”简称为“精插补”。

“精插补”的插补周期为固定时间1μs，当收到来自“粗插补”的V0，Vt，acc，(x`<sub>i</sub>，y`_i，...，u`<sub>i</sub>)信息后，“精插补”开始工作。首先“精插补”从第二芯片FPGA现场可编程门阵列内部保存的轨迹序列的加速度形状中对比出acc所在的位置，确定“精插补”周期的加速度形状片段，并计算出“精插补”在各个精插补周期内的加速度acc`。

“精插补”从第二芯片FPGA现场可编程门阵列内部保存的轨迹序列的速度形状中对比出V₀、V_t所在的位置，确定“精插补”周期的速度形状片段，并计算出“精插补”在各个精插补周期内的速度Vel`。

“精插补”的“多轴运动轨迹插补”根据收到的(x`<sub>i</sub>，y`_i，...，u`_i)坐标增量值、第二芯片FPGA现场可编程门阵列内部保存的轨迹序列的加速度形状、第二芯片FPGA现场可编程门阵列内部保存的轨迹序列的速度形状及V₀来计算出“精插补”在各个精插补周期内的速度脉冲增量值。

当“精插补”的加速度acc`，终止速度Vel`及各轴插补增量完成计算后，由第二芯片FPGA的硬件门电路实时产生各轴的脉冲，由acc’、Vel`实时调整各轴输出脉冲的频率。

当轨迹序列{P₁(x₁，y₁，…，u₁)，…P_i(x_i，y_i，…，u_i)，…，P_n(x_n，y_n，…，u_n)}中P_i点总运动时间需TP_i总，然且TP_i总极短，极短到小于插补周期允许的最小周期Tmin时；若这个插补周期正好是第t_i个插补周期，此时，第t_i个插补周期也只好取周期为Tmin，根据脉冲频率计算公式可知t_i的实际脉冲频率v_i＝n_i/Tmin。而预设频率V＝n_i/TP_i总，产生巨大频率误差，出现频率控制失常。由于本申请使用了2级插补，遇到上述情况时则跳过第一级“粗插补”，直接进入第二级μs级“精插补”，使脉冲时间精度精确到μs。从而避免频率控制失常。

本实施例第二级插补器为μs级精插补，时间精度控制到μs。插补后输出的脉冲群Pulse的频率都是1Mhz以下，所以对于小于1Mhz的频率脉波最大误差时间不超过1μs，运动的脉冲波形变化做到了单脉冲连续变化。使输出的脉冲频率变化接近连续频率，实现对频率的光滑控制。

从上述“粗插补”周期Tc情形可知，“粗插补”的插补周期Tc一般在5ms左右，这种周期的插补是一种慢速插补，对其所属第一芯片DSP造成的负担较小，第一芯片DSP有较多的运算力来承担其它的逻辑运算，可以保证运动的实时性与可控制性或者是说响应灵敏度。第二级“精插补”采用μs级插补周期，保证的运动脉冲的光滑，保证运动的平稳性。

本发明实施例所述多轴联动机械运动控制系统的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

由上可知，本发明实施例解决了多轴插补器输出频率跳动以及插补时间无法被插补周期整除导致脉冲频率控制不精准的问题，有效提升多轴联动机械运动的控制精度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

以上对本申请所提供的一种多轴联动机械运动控制方法、装置、系统及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多轴联动机械运动控制方法，其特征在于，包括：

在对目标轨迹点进行插补时，根据所述目标轨迹点的总脉冲数、加速形状、速度形状计算所述目标轨迹点的总运动时间；所述加速形状和所述速度形状根据预设置最大加速度和最大运动速度计算得到；

若所述总运动时间不大于预设插补阈值，将所述总运动时间值作为第一级插补周期；若所述总运动时间大于预设插补阈值，根据所述总运动时间和插补次数计算第一级插补周期；所述插补次数根据所述总运动时间和所述预设插补阈值确定；

基于根据所述第一级插补周期、所述加速形状和所述速度形状计算所得的第一级插补周期参数信息，第二级插补周期得到各轴的输出脉冲；所述第二级插补周期为固定微秒级周期。

2.根据权利要求1所述的多轴联动机械运动控制方法，其特征在于，所述加速形状和所述速度形状根据预设置最大加速度和最大运动速度计算得到包括：

基于所述最大加速度、调用加速度形状控制关系式确定所述加速形状；所述加速度形状控制关系式为：

acc＝A cc×sin(w′*t)；

式中，0＜w′*t＜π，

acc为所述加速形状，A cc为所述最大加速度，π为已知值，w′为过程量，t为运动时间，Sacc_T为加速运动或减速运动的总时间。

3.根据权利要求2所述的多轴联动机械运动控制方法，其特征在于，所述加速形状和所述速度形状根据预设置最大加速度和最大运动速度计算得到包括：

基于所述最大运动速度、所述加速度形状、调用速度形状控制关系式确定所述速度形状；所述速度形状控制关系式为：

V_t＝v₀+acc*(1-cos(w*t))/w；

式中，V_t为t时刻的速度，v₀为加速运动或减速运动的起始速度值，w为角速度，a cc为所述加速形状。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的多轴联动机械运动控制方法，其特征在于，所述基于根据所述第一级插补周期、所述加速形状和所述速度形状计算所得的第一级插补周期参数信息，第二级插补周期得到各轴的输出脉冲包括：

根据所述第一级插补周期、所述加速形状和所述速度形状计算第一级插补周期的脉冲增量值和多轴运动轨迹片段，所述目标轨迹点的每一个轴在各第一级插补周期的初速度、终止速度、加速度形状片段和速度形状片段；

根据所述目标轨迹点各轴在各第一级插补周期的加速度形状片段和速度形状片段生成各轴在所述第二级插补周期的加速度形状和和速度形状；

根据所述脉冲增量值、所述多轴运动轨迹片段、各轴在所述第二级插补周期的加速度形状和和速度形状、所述第二级插补周期生成并输出多轴插补脉冲群。

5.根据权利要求4所述的多轴联动机械运动控制方法，其特征在于，所述第一级插补周期内的脉冲个数根据脉冲计算关系式计算得到，所述脉冲计算关系式为：

式中，S_t为第t时刻产生的脉冲数，v₀为加速运动或减速运动的起始速度值，w为角速度，acc为当前第一级插补周期的加速形状，t为开始加速运动或减速运动的时刻。

6.根据权利要求1至3任意一项所述的多轴联动机械运动控制方法，其特征在于，所述根据所述总运动时间和插补次数计算第一级插补周期包括：

调用插补次数关系式计算插补次数cnt，所述插补次数计算关系式为cnt＝INT(T_总/CT)；式中，T_总为所述总运动时间，INT为取整，CT为根据所述预设插补阈值确定的常数；

调用插补周期关系式计算所述第一级插补周期T_C1，所述插补周期关系式为T_C1＝T_总/cnt。

7.一种多轴联动机械运动控制装置，其特征在于，包括：

运动总时间计算模块，用于在对目标轨迹点进行插补时，根据所述目标轨迹点的总脉冲数、加速形状、速度形状计算所述目标轨迹点的总运动时间；所述加速形状和所述速度形状根据预设置最大加速度和最大运动速度计算得到；

一级插补模块，用于若所述总运动时间不大于预设插补阈值，将所述总运动时间值作为第一级插补周期；若所述总运动时间大于预设插补阈值，根据所述总运动时间和插补次数计算第一级插补周期；所述插补次数根据所述总运动时间和所述预设插补阈值确定；

二级插补模块，用于基于根据所述第一级插补周期、所述加速形状和所述速度形状计算所得的第一级插补周期参数信息，第二级插补周期得到各轴的输出脉冲；所述第二级插补周期为固定微秒级周期。

8.一种多轴联动机械运动控制装置，其特征在于，包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述多轴联动机械运动控制方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有多轴联动机械运动控制程序，所述多轴联动机械运动控制程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述多轴联动机械运动控制方法的步骤。

10.一种多轴联动机械运动控制系统，其特征在于，包括第一芯片和第二芯片；

所述第一芯片为数字信号处理器，所述第二芯片为FPGA，所述第一芯片和所述第二芯片通过高速串行接口HSSI相连；

所述第一芯片存储有变周期第一级插补程序，所述变周期第一级插补程序被执行时实现如下步骤：

在对目标轨迹点进行插补时，根据所述目标轨迹点的总脉冲数、加速形状、速度形状计算所述目标轨迹点的总运动时间；所述加速形状和所述速度形状根据预设置最大加速度和最大运动速度计算得到；若所述总运动时间不大于预设插补阈值，将所述总运动时间值作为第一级插补周期；若所述总运动时间大于预设插补阈值，根据所述总运动时间和插补次数计算第一级插补周期；所述插补次数根据所述总运动时间和所述预设插补阈值确定；

所述第二芯片存储有定周期第二微秒级插补程序，所述定周期第二微秒级程序被执行时实现如下步骤：

基于根据所述第一级插补周期、所述加速形状和所述速度形状计算所得的第一级插补周期参数信息，第二级插补周期得到各轴的输出脉冲；所述第二级插补周期为固定微秒级周期。

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