CN115562132A - 一种基于EtherCAT总线的雕刻机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于计算机技术领域，具体涉及一种基于EtherCAT总线的雕刻机控制系统，用以解决现阶段雕刻机计算机控制系统无法实现小型化轻量化、传输延时同步性差且可维护性差的问题。该系统包括计算处理装置以及运动控制装置；计算处理装置包括雕刻控制模块以及与雕刻控制模块连接的EtherCAT主站通信模块；运动控制装置包括运动控制模块以及与运动控制模块连接的EtherCAT从站通信模块；其中，雕刻控制模块用于将雕刻控制信号通过EtherCAT主站通信模块传输至EtherCAT从站通信模块；运动控制模块用于根据EtherCAT从站通信模块传输的来自EtherCAT主站通信模块的雕刻控制信号产生用于控制外部雕刻设备的运动控制指令。该系统通过使用EtherCAT通信技术，降低了系统延迟，提高了易用性与稳定性。

Description

一种基于EtherCAT总线的雕刻机控制系统

技术领域

本发明属于计算机技术领域，具体涉及一种基于EtherCAT总线的雕刻机控制系统。

背景技术

雕刻机是一种数控自动化设备，由设备本体、运动部件(XYZ轴组件、主轴组件)、控制装置和辅助部件组成。根据导入的被加工产品图样程序刀路图文件，控制装置控制XYZ进给轴运动和主轴电机变频调速带动刀具旋转，在石材、木材、亚克力等材料上做异形加工，最终雕刻出产品形状。

控制装置是雕刻机实现自动化的关键组成部分，行业现有的雕刻机控制系统分为手柄嵌入式控制系统和计算机控制系统两大类。手柄嵌入式控制系统适用于对占地空间要求较小的雕刻机，但缺点是核心处理器性能较低且无法显示预览雕刻运行轨迹，整体性能低于计算机控制系统；计算机控制系统主要分为两类：一类是使用外接运动控制卡，要求计算机配置有PCI/PCIE插槽，扩展性差且实时性不高，无法实现计算机的小型化、轻量化以及远程控制和数据交换通信；另一类是计算机和运动控制单元采用自定义串行通讯总线协议或低速工业总线协议，缺点是系统封闭、可维护性差、开发周期长且稳定可靠性难于保证，不利于行业实现数字化快速发展。

发明内容

本发明提出了一种基于EtherCAT总线的雕刻机控制系统，用以解决现阶段雕刻机的计算机控制系统无法实现小型化轻量化、扩展性差、传输延时同步性差、实时性低且可维护性差的问题。

本公开提供了一种雕刻机控制系统，包括：计算处理装置以及运动控制装置；其中，

所述计算处理装置包括：雕刻控制模块以及与所述雕刻控制模块连接的EtherCAT主站通信模块；

所述运动控制装置包括：运动控制模块以及与所述运动控制模块连接的EtherCAT从站通信模块；

其中，所述雕刻控制模块用于将雕刻控制信号通过所述EtherCAT主站通信模块传输至所述EtherCAT从站通信模块；

所述运动控制模块用于根据所述EtherCAT从站通信模块传输的来自所述EtherCAT主站通信模块的雕刻控制信号，产生用于控制外部雕刻设备的运动控制指令。

根据本发明提出的一种基于EtherCAT总线的雕刻机控制系统，使用EtherCAT总线网络替代传统的PCI/PCIE和专用协议，使控制计算机实现小型化、轻量化，具有高可靠稳定性；同时，使用雕刻专用的EtherCAT从站运动控制模块，可以同时接收手轮信号和多路数字输入输出信号，集成度高，抗干扰能力强。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本发明实施例一提供的一种基于EtherCAT总线的雕刻机控制系统的架构示意图。

图2示出了本发明实施例一中的雕刻机控制系统的又一种结构示意图。

图3示出了本发明实施例二提供的一种雕刻机控制装置的结构示意图。

图4示出了本发明实施例二中的运动控制装置的又一种结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本公开的技术方案，以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

在不冲突的情况下，本公开各实施例及实施例中的各特征可相互组合。

如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举条目的任何和所有组合。

本文所使用的术语仅用于描述特定实施例，且不意欲限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一个”和“该”也意欲包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。还将理解的是，当本说明书中使用术语“包括”和/或“由……制成”时，指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

除非另外限定，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解，诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术以及本公开的背景下的含义一致的含义，且将不解释为具有理想化或过度形式上的含义，除非本文明确如此限定。

实施例一

图1示出了本发明实施例一提供的一种基于EtherCAT总线的雕刻机控制系统的架构示意图。参照图1，该系统包括：计算处理装置11以及运动控制装置12。其中，计算处理装置11，包括雕刻控制模块以及与雕刻控制模块连接的EtherCAT主站通信模块；其中，雕刻控制模块用于将雕刻控制信号通过EtherCAT主站通信模块传输至EtherCAT从站通信模块；运动控制装置12，包括运动控制模块以及与运动控制模块连接的EtherCAT从站通信模块；其中，运动控制模块用于根据EtherCAT从站通信模块传输的来自EtherCAT主站通信模块的雕刻控制信号，产生用于控制外部雕刻设备的运动控制指令。

其中，计算处理装置中的雕刻控制模块通常为雕刻控制软件，与雕刻控制模块连接的EtherCAT主站通信模块通常为EtherCAT主站通信软件或EtherCAT主站通信芯片。在检测到雕刻控制信号的情况下，雕刻控制模块通过EtherCAT主站通信模块将雕刻控制信号传输至EtherCAT从站通信模块。其中，雕刻控制信号是雕刻控制模块产生的信号，其通过EtherCAT主站通信模块和EtherCAT从站通信模块传输给运动控制模块；另外，雕刻控制模块用以对雕刻控制信号进行编辑，例如可以通过USB键盘、USB鼠标在雕刻控制软件中对雕刻控制信号进行修改，或使用U盘向雕刻控制软件中导入雕刻控制信号；

相应的，与EtherCAT主站通信模块连接的EtherCAT从站通信模块会接收到通过EtherCAT主站传输的来自雕刻控制模块的雕刻控制信号。EtherCAT从站通信模块通常为安装在计算机操作系统上的EtherCAT从站通信软件或集成在计算机主板上的EtherCAT从站通信芯片；在EtherCAT从站通信模块将该雕刻控制信号传输给运动控制模块后，运动控制模块会对该雕刻控制信号进行解析，以产生用于控制外部雕刻设备的运动控制指令。其中，运动控制模块是指根据EtherCAT从站通信模块传输的来自EtherCAT主站通信模块的雕刻控制信号并产生用于控制外部雕刻设备的运动控制指令的模块；运动控制指令是雕刻控制信号经过运动控制模块解析后产生的指令，可以为具体的雕刻参数，如雕刻时间、刀片旋转角度、刀片力度等。

由此可见，本申请中的运动控制装置是用以接收EtherCAT主站通信模块传输的雕刻控制信号并将雕刻控制信号转换为运动控制指令的装置，包括运动控制模块以及与运动控制模块连接的EtherCAT从站通信模块。

通过上述方式，借助计算处理装置以及运动控制装置，能够使输入的雕刻控制信号转换为用于控制外部雕刻设备的运动控制指令；另外，由于计算处理装置与运动控制装置通过EtherCAT主站和EtherCAT从站连接，并且计算处理装置与运动控制装置基于EtherCAT总线进行数据传输，因此具有实时性和稳定性的优点。

为了便于理解，图2示出了本实施例中的雕刻机控制系统的又一种结构示意图。如图2所示，该雕刻机控制系统进一步包括：运动控制模块21、雕刻控制模块22以及外接显示装置23；其中，运动控制模块21进一步包括外部雕刻设备211；雕刻控制模块22进一步包括键鼠输入设备221、外部控制设备222；其中，外部雕刻设备211进一步包括脉冲型进给驱动器2111以及主轴驱动器2112。

在一种可选的实现方式中，为了更有效地控制外部雕刻设备211的三轴运动，运动控制模块21具体用于：产生脉冲差分进给信号，将脉冲差分进给信号传输至外部雕刻设备211中的脉冲型进给驱动器2111；其中，脉冲型进给驱动器2111用于控制外部雕刻设备211中包含的第一方位轴、第二方位轴以及第三方位轴。其中，脉冲差分进给信号是一种方向脉冲信号，包含X轴、Y轴以及Z轴共三个方向。在检测到输入的脉冲差分进给信号后，外部雕刻设备211中的脉冲型进给驱动器2111会根据脉冲差分进给信号在XYZ三个方向进行移动。此外，在又一种可选的实现方式中，为了更有效地控制外部雕刻设备211的主轴运动，运动控制模块21具体用于：产生主轴启停调速信号，将主轴启停调速信号传输至外部雕刻设备211中的主轴驱动器2112。其中，主轴启停调速信号用来控制外部雕刻设备211中的主轴驱动器2112。在检测到输入的主轴启停调速信号后，外部雕刻设备211中的主轴驱动器2112会按照参数设置和主轴倍率带动刀具旋转。

由此可见，该方式主要用于控制外部雕刻设备211的脉冲型进给驱动器2111和主轴驱动器2112，通过脉冲型进给驱动器2111和主轴驱动器2112的相互配合，可以进行精密的雕刻加工，提升了雕刻机的精度和稳定性。

例如，在一个具体示例中，运动控制模块21的输出包括发送给主轴驱动器2112的主轴启停调速信号和发送给脉冲型进给驱动器2111的脉冲差分进给信号，主轴驱动器2112启动后按照参数设置和主轴倍率带动刀具旋转，脉冲型进给驱动器2111接收到脉冲差分进给信号后驱动进给电机转动，通过传动产生X轴、Y轴和Z轴三个方向的移动，刀具的旋转加上自动加工时X轴、Y轴以及Z轴三个方向的移动，构成了雕刻加工的过程。

通过上述方式，借助运动控制模块21产生的脉冲差分进给信号和主轴启停调速信号，能够使雕刻机进行精密的雕刻加工，提升了雕刻机的加工精密度。

在又一种可选的实现方式中，为了可以便捷地操作雕刻机进行雕刻加工，雕刻控制信号包括：响应于通过键鼠输入设备221输入的第一交互指令，生成的第一控制信号；其中，键鼠输入设备221与计算处理装置相连。其中，键鼠输入设备221包括USB键盘、USB鼠标等设备；其中，第一交互指令是通过USB键盘、USB鼠标等输入设备输入进雕刻控制模块22产生的，可以包含能被运动控制模块21所识别的雕刻参数信息，如X轴、Y轴以及Z轴位置信息以及主轴启停调速相关参数等；雕刻控制模块22将第一交互指令分析转化后，生成第一控制信号；其中，第一控制信号为雕刻控制模块22响应于通过键鼠输入设备221输入的第一交互指令而生成的；在检测到与计算处理装置相连的键鼠输入设备221进行输入操作时，雕刻控制信号会响应于键鼠输入设备221输入的第一交互指令，并对其进行分析转化，生成第一控制信号。

由此可见，该方式主要用于接收外部连接的输入设备输入的信号，提升了控制信号输入方式的多元化。

例如，在一个具体示例中，雕刻机的操作员通过与安装了雕刻控制系统的计算机相连的USB键盘进行输入参数值和编辑刀路图等操作，同时使用USB鼠标的左右键和滚轮进行加工轨迹缩放、加工轨迹旋转等操作进行雕刻文件的编写与修改，此时雕刻控制软件接收并分析雕刻机的操作员输入的操作，将其整合并生成第一控制信号。

通过上述方式，借助响应于通过键鼠输入设备221输入的第一交互指令生成的第一控制信号，拓宽了雕刻控制信号的输入方式与途径，提升了控制信号输入方式的多元化。

在又一种可选的实现方式中，为了可以便捷地操作雕刻机进行雕刻加工，雕刻控制信号包括：响应于通过外部控制设备222输入的第二交互指令，生成的第二控制信号；其中，外部控制设备222与运动控制装置相连。其中，外部控制设备222包括手摇脉冲发生器和用于触发急停信号的急停信号装置等；其中，第二交互指令是通过手摇脉冲发生器、急停信号装置等外部控制设备输入进雕刻控制模块22产生的，可以包含能被运动控制模块21所识别的参数信息；雕刻控制模块22将第二交互指令分析转化后，生成第二控制信号；其中，第二控制信号为雕刻控制模块22响应于通过外部控制设备222输入的第二交互指令而生成的；进一步地，在又一种可选的实现方式中，为了丰富雕刻加工的输入数据的种类，外部控制设备222输入的第二交互指令还包括：急停指令、手摇脉冲指令以及原点设定指令。其中，急停指令用于在紧急情况时快速停止主轴和进给轴的运动；手摇脉冲指令由手摇脉冲发生器产生，用于使用手动的方式来控制雕刻过程；原点设定指令用于设定雕刻机的机械坐标原点；在检测到与运动控制装置相连的外部控制设备222进行输入操作时，雕刻控制信号会响应于外部控制设备222输入的第二交互指令并对其进行分析转化，生成第二控制信号。

由此可见，该方式主要使用与运动控制装置相连的外部控制设备222进行输入操作，可以输入急停指令、手摇脉冲指令以及原点设定指令，在方便对雕刻机进行精密操作的同时，也提升了雕刻机的安全系数。

例如，在一个具体实例中，雕刻机的操作员通过操作与雕刻机相连的外部控制设备(如雕刻机的控制台、控制手柄以及控制按钮等设备)对雕刻机进行操作，使用控制手柄主动操控雕刻机以产生手摇脉冲指令或设定雕刻机的机械坐标原点，也可以使用急停按钮快速停止雕刻机主轴和进给轴的运动，防止机器伤人、损坏工件和机器自身受损。

通过上述方式，借助响应于通过外部控制设备222输入的第二交互指令生成的第二控制信号，拓宽了雕刻控制信号的输入方式与途径，提升了控制信号输入方式的多元化，同时也提升了雕刻机使用的安全性与可靠性。

在又一种可选的实现方式中，为了便于信号数据的流通传输和快速处理，运动控制装置还用于：将外部控制设备222输入的第二交互指令通过EtherCAT从站通信模块传输至EtherCAT主站通信模块；并且，EtherCAT主站通信模块还用于：将第二交互指令传输至雕刻控制模块22，以供雕刻控制模块22根据第二交互指令生成第二控制信号。在检测到外部控制设备222输入第二交互指令后，运动控制模块21将外部控制设备222输入的第二交互指令通过EtherCAT从站通信模块传输至EtherCAT主站通信模块，然后EtherCAT主站通信模块将第二交互指令传输至雕刻控制模块22，最后雕刻控制模块22根据第二交互指令生成第二控制信号。

由此可见，该方式主要用于将外部控制设备222输入的第二交互指令回传给雕刻控制模块22进行处理并生成第二控制信号，优化了信号的流通处理方式。

例如，在一个具体示例中，雕刻机的操作员通过与雕刻机相连的外部控制设备222如雕刻机的控制台、控制手柄以及控制按钮等设备输入急停指令、手摇脉冲指令以及原点设定指令后，运动控制模块21将该指令通过EtherCAT从站通信模块传输至EtherCAT主站通信模块，然后EtherCAT主站通信模块将该指令传输至雕刻控制模块22，雕刻控制模块22根据该指令生成第二控制信号，实现对雕刻机的操作和控制。

通过上述方式，将外部控制设备222输入的第二交互指令回传给雕刻控制模块22处理并生成的第二控制信号，优化了信号的流通处理方式，提升了控制信号输入方式的多元化。

在又一种可选的实现方式中，为了便于运动控制模块21对雕刻控制信号的处理，运动控制模块21进一步包括：微处理器以及与微处理器连接的现场可编程门阵列；其中，微处理器与EtherCAT从站通信模块连接，现场可编程门阵列用于接收来自外部控制设备222的第二交互指令。其中，微处理器为内嵌在运动控制模块21中的微型处理器，主要用于根据雕刻控制信号来计算脉冲差分进给信号和主轴启停调速信号并传输给现场可编程门阵列；现场可编程门阵列是一种半定制的专用集成电路，主要用于接收微处理器发送的信号并最终输出脉冲差分进给信号和主轴启停调速信号，同时也用来接收来自外部控制设备222的第二交互指令。在检测到雕刻控制信号后，微处理器接收雕刻控制信号并对其进行处理，计算脉冲差分进给信号和主轴启停调速信号并发给现场可编程门阵列；现场可编程门阵列接收微处理器发送的脉冲差分进给信号和主轴启停调速信号并最终输出脉冲差分进给信号和主轴启停调速信号。此外，在检测到来自外部控制设备222的第二交互指令后，现场可编程门阵列接收来自外部控制设备222的第二交互指令并将其发送给微处理器，微处理器通过与其连接的EtherCAT从站通信模块将第二交互指令回传给EtherCAT主站通信模块，EtherCAT主站通信模块最后将第二交互指令传输给雕刻控制模块22进行处理。

由此可见，该方式主要用于分析雕刻控制信号以产生相应数据，以及回传第二交互指令。通过微处理器和现场可编程门阵列的相互连接与配合，可以高效地处理并分析数据，提高了运动控制模块21的稳定性。

例如，在一个具体的示例中，微处理器接收来自EtherCAT从站通信模块发送的雕刻控制信号后，计算主轴转速对应的频率值、进给脉冲发送个数和脉冲频率，然后将数据整合成脉冲差分进给信号和主轴启停调速信号，传输给现场可编程门阵列，现场可编程门阵列最终输出脉冲差分进给信号和主轴启停调速信号。此外，在检测到来自雕刻机的操作员通过与雕刻机相连的外部控制设备222如雕刻机的控制台、控制手柄以及控制按钮等设备输入急停指令、手摇脉冲指令以及原点设定指令产生的第二交互指令后，现场可编程门阵列接收该第二交互指令并将其发送给微处理器，微处理器通过与其连接的EtherCAT从站通信模块将第二交互指令回传给EtherCAT主站通信模块，EtherCAT主站通信模块最后将第二交互指令传输给雕刻控制模块22进行处理。

通过上述方式，借助微处理器与现场可编程门阵列分析雕刻控制信号并产生相应数据以及回传第二交互指令，提高了运动控制模块21的稳定性与对数据的及时处理能力。

在又一种可选的实现方式中，为了便于数据的传输，EtherCAT主站通信模块与EtherCAT从站通信模块之间通过EtherCAT通信接口连接；并且，EtherCAT主站通信模块与EtherCAT从站通信模块之间通过EtherCAT协议通信。其中，EtherCAT通信接口是连接EtherCAT主站通信模块与EtherCAT从站通信模块的接口，用以高速传输数据；EtherCAT协议是一种以以太网为基础的现场总线系统，其作为开放的实时以太网络通讯协议，具有高效、快速、稳定等特点。计算处理装置和运动控制装置在使用EtherCAT协议进行通讯后，传输快速、稳定，可以有效提高系统的稳定性和灵活性。

例如，在一个具体的实例中，雕刻机的主控计算机和运动控制模块21之间建立EtherCAT通讯，采用CIA402的COE协议，主控计算机采用周期运行的方式，根据G代码的控制指令及采样输入的外部信号(手轮、原点、限位、报警)进行轨迹规划、速度规划和差补计算，计算出进给轴的轴位置和主轴控制数据，通过EtherCAT总线发给运动控制模块21；运动控制模块21中包含微处理器和现场可编程门阵列，通过计算最终输出脉冲差分进给信号和主轴启停调速信号。

通过上述方式，计算处理装置和运动控制装置通过EtherCAT协议进行通讯，具有低成本、快速、高可靠稳定性的优点。

在又一种可选的实现方式中，为了便于雕刻机的操作员对雕刻机进行操作，系统还包括：与计算处理装置相连的显示装置，用于展示交互界面；其中，交互界面中包含用于输入第一交互指令的输入入口。其中，显示装置为外接的VGA显示器，用以显示图形交互界面。

由此可见，该方式主要通过外接显示装置23来展示交互界面，可以提高用户操作的方便性。

例如，在一个具体的示例中，使用雕刻机主控计算机的VGA接口连接一台显示器，显示器显示雕刻控制软件的图形界面，雕刻机的操作员通过雕刻控制软件的图形界面使用USB键盘、USB鼠标等键鼠输入设备操纵雕刻控制软件，进行雕刻文件的编写和修改。

通过上述方式，借助与计算处理装置相连的显示装置，提高了用户操作的便捷性和操作效率。

由此可见，该基于EtherCAT总线的雕刻机控制系统采用EtherCAT国际标准总线协议，同时使用模块化来构建整体系统架构，同时运动控制模块也针对雕刻控制需求进行设计优化开发，使得整体系统具有完善的运行机制和优秀的网络性能，具有使用简单、成本低廉、组态简便、扩展灵活、集成度更高以及行业针对性强等优点。

实施例二

图3示出了本发明实施例二提供了一种雕刻机控制系统的结构示意图。雕刻机控制系统进一步包括：计算处理装置31、运动控制装置32、外接显示装置23、以及控制信号输入装置33。

首先，介绍计算处理装置31的具体结构：

其中，计算处理装置31包括：计算机IPC311、实时操作系统RTlinux312、EtherCAT主站313、雕刻业务软件314；

表1示出了计算处理装置的框架结构：

表1

其中，计算机IPC311指工业个人计算机，其作为整个计算处理装置的最底层部分，主要提供硬件环境用以支持整个计算处理装置的正常运行；

其中，实时操作系统RTlinux312指可以快速实时响应外界输出指令的操作系统，其通过增加实时域空间以及执行高效实时内核和优先调度控制算法，响应中断控制信号并根据优先级及时处理执行实时任务，使雕刻业务实时控制任务程序运行在实时空间内，保证了实时任务的切换和对外部事件的及时响应，为计算IPC的实时控制系统功能提供支持；

其中，EtherCAT主站313是基于EtherCAT技术建立的；EtherCAT指以太网控制自动化技术，其采用主从结构网络方式，由一个主站和若干个从站组成，通过集总帧的方式进行传输。EtherCAT主站313是基于实时操作系统RTlinux312并用软件方式实现的，其安装于计算机IPC311内，通过多种网卡驱动使用标准的以太网接口发起和维护通信，是网络的控制中心；

其中，雕刻业务软件314指安装于实时操作系统RTlinux312中的专业雕刻软件，其可以接收雕刻机操作员通过键鼠输入设备以及外部控制设备(如手摇脉冲发生器)输入的指令，对软件中的雕刻数据进行更改、增删等操作。

然后，介绍运动控制装置32的具体结构：

其中，运动控制装置32包括：EtherCAT从站321以及运动控制模块21；

其中，EtherCAT从站321是基于EtherCAT技术建立的；EtherCAT从站321是基于实时操作系统RTlinux312并用软件方式实现的，其安装于运动控制装置32内，通过多种网卡驱动使用标准的以太网接口发起和维护通信，是网络的控制中心；

其中，运动控制模块21为一种分析处理雕刻控制信号的模块，接收来自于计算处理装置31传输的雕刻控制信号并将其转化为用于控制外部雕刻设备211的运动控制指令；外部雕刻设备211包括脉冲型进给驱动器2111和主轴驱动器2112，脉冲型进给驱动器2111通过接收输入的脉冲差分进给信号以控制外部雕刻设备包含的XYZ方位轴进行雕刻操作，主轴驱动器2112通过接收输入的主轴启停调速信号以控制雕刻机主轴的启动、停止以及转速；运动控制模块21进一步包括微处理器212和现场可编程门阵列FPGA213：微处理器212用于计算雕刻控制信号并将信号发送给现场可编程门阵列FPGA213，现场可编程门阵列FPGA213用于接收微处理器212发送的信号并输出给外部雕刻设备211；

然后，介绍外接显示装置23的具体结构：

其中，外接显示装置23包括基于VGA接口进行连接的外接显示器，用于展示雕刻业务软件的具体交互界面，方便雕刻机操作员的使用；

最后，介绍控制信号输入装置33的具体结构：

其中，控制信号输入装置33包括雕刻控制模块22，雕刻控制模块22进一步包括：键鼠输入设备221以及外部控制设备222；

其中，键鼠输入设备221指USB键盘、USB鼠标等设备，用以操作雕刻业务软件；

其中，外部控制设备222包括手摇脉冲发生器2221以及急停信号装置2222；手摇脉冲发生器2221通过手动的方式输入雕刻控制信号，对雕刻过程进行手动操控；急停信号装置2222用于在紧急情况时输入急停指令，快速停止主轴和进给轴的运动；

进一步地，为了便于理解，图4示出了本实施例中的运动控制装置32的又一种结构示意图。如图4所示，该运动控制装置进一步包括：EtherCAT从站321、微处理器212以及现场可编程门阵列213。其中，EtherCAT从站321包括EtherCAT通讯接口以及从站芯片；现场可编程门阵列FPGA213可以输入输出七种信号，分别为X轴进给输出、Y轴进给输出、Z轴进给输出、主轴控制输入、5路继电器输出、手轮输入以及7路数字输入。

综上可知，通过本实施例中的雕刻机控制装置，至少能实现如下效果：

首先，计算处理装置可以通过雕刻业务软件产生雕刻控制信号，将其通过EtherCAT主站通信模块传输给运动控制装置中的EtherCAT从站模块；

其次，运动控制装置可以接收来自计算处理装置传输给EtherCAT从站通信模块的雕刻控制信号，并使用微处理器与现场可编程门阵列FPGA分析雕刻控制信号并产生相应的数据，传输给外部雕刻设备进行雕刻操作；

接着，控制信号输入装置的雕刻控制模块可以使用键鼠输入设备和外部控制设备向计算处理装置以及运动控制装置输入雕刻控制信号；

外接显示设置中基于VGA接口连接到计算处理装置的外接显示器可以显示雕刻业务软件的具体交互界面，方便雕刻机操作员的使用。

通过计算处理装置、控制信号输入装置、运动控制装置以及外接显示装置的相互协作，雕刻机控制装置整体具有完善的运行机制和优秀的网络性能，使用简单、成本低廉、扩展灵活。附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本文已经公开了示例实施例，并且虽然采用了具体术语，但它们仅用于并仅应当被解释为一般说明性含义，并且不用于限制的目的。在一些实例中，对本领域技术人员显而易见的是，除非另外明确指出，否则可单独使用与特定实施例相结合描述的特征、特性和/或元素，或可与其他实施例相结合描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离由所附的权利要求阐明的本公开的范围的情况下，可进行各种形式和细节上的改变。

Claims (10)

1.一种雕刻机控制系统，其特征在于，包括：计算处理装置以及运动控制装置；其中，

所述计算处理装置包括：雕刻控制模块以及与所述雕刻控制模块连接的EtherCAT主站通信模块；

所述运动控制装置包括：运动控制模块以及与所述运动控制模块连接的EtherCAT从站通信模块；

其中，所述雕刻控制模块用于将雕刻控制信号通过所述EtherCAT主站通信模块传输至所述EtherCAT从站通信模块；

所述运动控制模块用于根据所述EtherCAT从站通信模块传输的来自所述EtherCAT主站通信模块的雕刻控制信号，产生用于控制外部雕刻设备的运动控制指令。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运动控制模块具体用于：

产生脉冲差分进给信号，将所述脉冲差分进给信号传输至所述外部雕刻设备中的脉冲型进给驱动器；

其中，所述脉冲型进给驱动器用于控制所述外部雕刻设备中包含的第一方位轴、第二方位轴以及第三方位轴。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运动控制模块具体用于：

产生主轴启停调速信号，将所述主轴启停调速信号传输至所述外部雕刻设备中的主轴驱动器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述雕刻控制信号包括：响应于通过键鼠输入设备输入的第一交互指令，生成的第一控制信号；其中，所述键鼠输入设备与所述计算处理装置相连。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述雕刻控制信号包括：响应于通过外部控制设备输入的第二交互指令，生成的第二控制信号；其中，所述外部控制设备与所述运动控制装置相连。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述运动控制装置还用于：将所述外部控制设备输入的第二交互指令通过所述EtherCAT从站通信模块传输至EtherCAT主站通信模块；

并且，所述EtherCAT主站通信模块还用于：将所述第二交互指令传输至所述雕刻控制模块，以供所述雕刻控制模块根据所述第二交互指令生成所述第二控制信号。

7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述外部控制设备输入的第二交互指令包括：

急停指令、手摇脉冲指令、以及原点设定指令。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运动控制模块进一步包括：微处理器、以及与所述微处理器连接的现场可编程门阵列；

其中，所述微处理器与所述EtherCAT从站通信模块连接，所述现场可编程门阵列用于接收来自外部控制设备的第二交互指令。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述EtherCAT主站通信模块与所述EtherCAT从站通信模块之间通过EtherCAT通信接口连接；并且，所述EtherCAT主站通信模块与所述EtherCAT从站通信模块之间通过EtherCAT协议通信。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

与所述计算处理装置相连的显示装置，用于展示交互界面；

其中，所述交互界面中包含用于输入所述第一交互指令的输入入口。

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