CN203101927U - 基于dsp为核心控制器的开放式五轴数控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的基于DSP为核心控制器的开放式五轴数控系统，它包括控制端和执行端，控制端中的操作端通过数据线与ARM模块连接，ARM模块与触摸屏连接，ARM模块与DSP模块之间通过CAN总线实现通信连接，DSP模块还分别与EEPROM和储存单元连接；执行端中的电机控制板、A/D转换模块和D/A转换模块分别连接到DSP模块上，伺服电机分别连接电机控制板和五轴数控机床，PGA分别连接A/D转换模块和五轴数控机床，电液伺服阀分别连接D/A转换模块和五轴数控机床，五轴数控机床通过电缆与DSP模块连接。它结构简单、响应速度快、可靠性高、灵活性好，更好的满足了机械加工中的要求，提高了数控机床的安全性和效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种五轴数控系统，具体地说是基于DSP为核心控制器的开放式五轴数控系统。
背景技术
随着先进制造技术的发展，数控技术已经成为衡量一个国家制造业现代化程度的标志。数控系统正朝着柔性化、智能化和网络化方向发展，结构封闭、模块固定的传统数控系统已不在满足现代数控系统的发展要求，开放式数控系统成为数控技术的发展主流。它在很大程度上提高了数控系统的性能，同时扩展了数控系统的功能。此外，在高档制造设备方面，五轴联动控制技术是发达国家争相发展的先进制造技术，是数控技术中难度最大、应用范围最广的控制技术，它对提升我国的高端制造设备具有重要作用。因此，需要建立一个开放的五轴数控系统平台。开放式数控系统并没有具体的实现方式，最常见的实现方式是基于PC的开放式数控系统。然而，数控系统本身具有很强的实时控制和实时交互等特性，以PC为研究平台的开方式数控系统在结构和性能上存在局限性，而嵌入式系统在软硬件平台上迎合了数控系统的实时性要求。
PC为基础的开放式数控系统在结构和性能上都存在很大局限性：所具备的开放性都是计算机本身固有的开放特征，没有定制适合于数控系统的开放结构，要完全依赖于PC的结构体系框架；其次，在底层硬件设计和操作系统环境方面，PC计算机只是一个通用平台，没有迎合数控系统的特殊性要求。因此，不能很好的从软硬件底层上搭建开放式数控平台；操作端运行是采用通用的操作系统，如DOS，Windows操作系统，DOS是一个单任务操作系统，无法满足数控系统并行多任务的要求；Windows操作系统又过庞大和累赘，实时性存在很大的局限性。基于PC的数控系统往往功能强大，相对一些功能要求单一的简单系统，就显得有些大材小用，成本过高。
实用新型内容
本实用新型提供了基于DSP为核心控制器的开放式五轴数控系统，能够有效解决现有的五轴数控系统结构复杂、响应速度慢、可靠性低、灵活性差的问题。
为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：基于DSP为核心控制器的开放式五轴数控系统，其特征在于，包括控制端和执行端，所述的控制端包括操作端、ARM模块、触摸屏、EEPROM、DSP模块和储存单元，所述的操作端通过数据线与ARM模块连接，ARM模块与触摸屏连接，ARM模块与DSP模块之间通过CAN总线实现通信连接，DSP模块还分别与EEPROM和储存单元连接；所述的执行端包括电机控制板、伺服电机、五轴数控机床、PGA、A/D转换模块、电液伺服阀和D/A转换模块，所述的电机控制板、A/D转换模块和D/A转换模块分别连接到DSP模块上，所述的伺服电机分别连接电机控制板和五轴数控机床，所述的PGA分别连接A/D转换模块和五轴数控机床，所述的电液伺服阀分别连接D/A转换模块和五轴数控机床，所述的五轴数控机床通过电缆与DSP模块连接。
优选的，所述的ARM模块是型号为S3C2410的ARM芯片。
优选的，所述的DSP模块是TI公司生产的32位浮点DSP控制器TMS320F28335。
优选的，所述的储存单元为以下三种存储设备中的一种或多种：IDE硬盘、FLASH和内存。
优选的，所述五轴数控机床与DSP模块之间的电缆采用具有光电隔离功能的电缆。
优选的，所述的CAN总线采用独立的CAN总线控制器MCP2510和CAN总线收发器TJA1050。
本实用新型的有益效果是：该实用新型结构简单、响应速度快、可靠性高、灵活性好，能够更好的满足机械加工中的更高要求，提高数控机床使用安全性和效率。
附图说明
图1是本实用新型原理结构框图。
具体实施方式
如图1所示，该实用新型的五轴数控系统包括控制端和执行端，所述的控制端包括操作端、ARM模块、触摸屏、EEPROM（电可擦可编程只读存储器）、DSP模块和储存单元，所述的操作端通过数据线与ARM模块连接，ARM模块与触摸屏连接，通过触摸屏实时监控操作进程，ARM模块与DSP模块之间通过CAN总线实现通信连接，DSP模块还分别与EEPROM和储存单元连接，并通过EEPROM对运行程序进行编辑、设置、修改等一系列管理。
优选的，所述的ARM模块是型号为S3C2410的ARM芯片，用来负责各种接口通信与人机交互、数据存储与发送。
优选的，所述的DSP模块是TI公司生产的32位浮点DSP控制器TMS320F28335，主要负责各外设的控制，PID算法，以及与ARM平台间的数据交互。
优选的，所述的储存单元为以下三种存储设备中的一种或多种：IDE硬盘、FLASH和内存，满足了各种数据的存储要求。
优选的，所述的CAN总线采用独立的CAN总线控制器MCP2510和CAN总线收发器TJA1050。
所述的执行端包括电机控制板、伺服电机、五轴数控机床、PGA（可编程增益放大器）、A/D转换模块、电液伺服阀和D/A转换模块，所述的电机控制板、A/D转换模块和D/A转换模块分别连接到DSP模块上，所述的伺服电机分别连接电机控制板和五轴数控机床，所述的PGA分别连接A/D转换模块和五轴数控机床，所述的电液伺服阀分别连接D/A转换模块和五轴数控机床，所述的五轴数控机床采用具有光电隔离功能的电缆与DSP模块连接。
其工作过程如下：
（1）操作端对需要加工的零件进行UG建模、刀具轨迹生成并进行刀具轨迹信息提取；
（2）DSP模块将数控机床初始化，等待ARM指令；
（3）操作端通过数据线将刀具轨迹信息传送到ARM模块；
（4）ARM接到刀具轨迹信息后向DSP发送测量指令，并获取反馈的测量信息，DSP获得指令启动测量功能获得加工工件的初始尺寸和定位信息，并反馈回ARM；
（5）ARM基于测量信息对刀具路径进行智能规划、基于智能工艺数据库选择加工工艺参数、自动生成数控代码、加工仿真和数控代码检查、将检查过的数控代码传送给DSP，并控制DSP的工作状态；
（6）DSP接受数控代码，向电机控制板、电液伺服阀发送指令脉冲；
（7）电机控制板、电液伺服阀接受脉冲指令，电机控制板将指令发向伺服驱动器；
（8）伺服电机、电液伺服阀按数控指令驱动五轴数控机床；
（9）五轴数控机床完成数控加工同时将加工中的状态信息通过DSP反馈给ARM；
（10）加工完成后，ARM再次启动测量功能，对工件尺寸和形状进行自动检测，实现加工质量的主动控制；
（11）DSP接受到ARM命令后再次启动测量功能对工件的关键尺寸和形状等质量状态进行在线检测，并反馈给ARM。
以上所述只是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.基于DSP为核心控制器的开放式五轴数控系统，其特征在于，包括控制端和执行端，所述的控制端包括操作端、ARM模块、触摸屏、EEPROM、DSP模块和储存单元，所述的操作端通过数据线与ARM模块连接，ARM模块与触摸屏连接，ARM模块与DSP模块之间通过CAN总线实现通信连接，DSP模块还分别与EEPROM和储存单元连接；所述的执行端包括电机控制板、伺服电机、五轴数控机床、PGA、A/D转换模块、电液伺服阀和D/A转换模块，所述的电机控制板、A/D转换模块和D/A转换模块分别连接到DSP模块上，所述的伺服电机分别连接电机控制板和五轴数控机床，所述的PGA分别连接A/D转换模块和五轴数控机床，所述的电液伺服阀分别连接D/A转换模块和五轴数控机床，所述的五轴数控机床通过电缆与DSP模块连接。
2.根据权利要求1所述的基于DSP为核心控制器的开放式五轴数控系统，其特征在于，所述的ARM模块是型号为S3C2410的ARM芯片。
3.根据权利要求1所述的基于DSP为核心控制器的开放式五轴数控系统，其特征在于，所述的DSP模块是32位浮点DSP控制器TMS320F28335。
4.根据权利要求1所述的基于DSP为核心控制器的开放式五轴数控系统，其特征在于，所述的储存单元为以下三种存储设备中的一种或多种：IDE硬盘、FLASH和内存。
5.根据权利要求1所述的基于DSP为核心控制器的开放式五轴数控系统，其特征在于，所述五轴数控机床与DSP模块之间的电缆采用具有光电隔离功能的电缆。
6.根据权利要求1所述的基于DSP为核心控制器的开放式五轴数控系统，其特征在于，所述的CAN总线采用独立的CAN总线控制器MCP2510和CAN总线收发器TJA1050。
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| CN105676869A (zh) * | 2016-01-16 | 2016-06-15 | 上海大学 | 一种六自由度眼球型水下机器人实时并发控制系统 |
| CN105955202A (zh) * | 2016-05-04 | 2016-09-21 | 常州数控技术研究所 | 一种基于网络的经济型嵌入式五轴数控系统及其控制方法 |
| CN109827535A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-05-31 | 湖南山力泰机电科技有限公司 | 胶带形状检测系统 |
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