CN203759536U - 一种用于数控系统测试的伺服仿真装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及自动化控制设备领域，尤其是涉及一种用于数控系统测试的伺服仿真装置，包括外壳和装设在所述外壳内的电路板，所述电路板上的电路包括：FPGA主控及LED显示单元，用以接收一输入信号来通过LED灯的环绕显示以模拟电机的旋转运动并提供一输出信号；输入信号转换单元，用以从数控系统接收一控制信号并将其转换为所述FPGA主控及LED显示单元的输入信号；以及输出电平转换及接口单元，用以将所述FPGA主控及LED显示单元的输出信号转换为一反馈信号提供给数控系统。可以在一个简易、低成本、易维护并且安全的仿真装置上，模拟数控系统的实际使用环境进行测试。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动化控制设备技术，尤其涉及到一种数控系统的测试用装置。
背景技术
数控系统的研发和生产过程中，常常需要针对输出信号和反馈信号进行测试。传统的方法是用数控系统连接伺服驱动和电机，数控系统将控制信号输出给伺服驱动和电机，伺服驱动对控制信号进行转换和处理，控制电机进行相应的运动，并生成反馈信号，传回给数控系统，数控系统根据输出信号和反馈信号来判断测试结果是否正确。这种测试方法存在有很多缺点，如：体积大、接线复杂、使用不方便、价格昂贵、容易出故障等问题。另外由于伺服驱动和电机需要220V以上的强电来驱动，因此把它们作为测试工具来使用，存在较大的安全隐患。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种用于数控系统测试的伺服仿真装置，可以在一个简易、低成本、易维护并且安全的仿真装置上，模拟数控系统的实际使用环境进行测试。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于数控系统测试的伺服仿真装置，包括外壳和装设在所述外壳内的电路板，所述电路板上的电路包括：FPGA主控及LED显示单元，用以接收一输入信号来通过LED灯的环绕显示以模拟电机的旋转运动并提供一输出信号；输入信号转换单元，用以从数控系统接收一控制信号并将其转换为所述FPGA主控及LED显示单元的输入信号；以及输出电平转换及接口单元，用以将所述FPGA主控及LED显示单元的输出信号转换为一反馈信号提供给数控系统。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述FPGA主控及LED显示单元包括FPGA主控芯片和受控于所述FPGA主控芯片的LED显示圈，所述LED显示圈包括均匀布置在一个圆周上的多颗LED。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述FPGA主控及LED显示单元还包括与所述FPGA主控芯片相配合的FLASH程序存储芯片。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述LED显示圈包括16颗LED。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述输入信号转换单元所接收的控制信号为模拟电压信号，所述FPGA主控及LED显示单元所接收的输入信号为频率信号。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述输入信号转换单元包括：输入控制电压预处理电路，用以判断出所述控制信号的正负极性得到方向信号、将所述控制信号的负压部分进行反相处理，并对输出幅值进行调整；以及V/F电压频率转换电路，用以将经所述输入控制电压预处理电路处理后的控制信号转换为所述FPGA主控及LED显示单元的输入信号。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述V/F电压频率转换电路是由型号为AD654的V/F电压频率转换芯片构成。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述FPGA主控及LED显示单元提供的输出信号为TTL电平的三相编码信号，所述输出电平转换及接口单元提供的反馈信号为差分电平信号。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述输出电平转换及接口单元包括电平转换电路，用以将所述FPGA主控及LED显示单元的输出信号转换为差分电平信号；以及接口端子，用以通过线缆连接所述数控系统。
本实用新型的更进一步优选方案是：所述电平转换电路是由型号为26C31的差分线驱动芯片构成。
本实用新型的有益效果在于，可以在一个简易、低成本、易维护并且安全的仿真装置上，模拟数控系统的实际使用环境进行测试。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1为本实用新型伺服仿真装置中电路的框图示意。
图2为本实用新型伺服仿真装置中FPGA主控及LED显示单元的框图示意。
图3为本实用新型伺服仿真装置中输入信号转换单元的框图示意。
图4为本实用新型伺服仿真装置中输出电平转换及接口单元的框图示意。
具体实施方式
现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。
本实用新型提供了一种伺服仿真装置，能够接收数控系统输出的信号，模拟伺服驱动对信号进行相应的转换和处理，并控制圆形排布的LED灯来仿真电机的旋转运动，同时生成反馈信号，传回给数控系统。使得数控系统可以在一个简易、低成本、易维护并且安全的仿真装置上，模拟实际使用环境进行测试。本实用新型在数控系统测试过程中，使用电子板卡对伺服驱动和电机进行仿真；并且，采用LED灯模拟电机的旋转运动。
本实用新型的仿真伺服装置包括外壳和装设在所述外壳内的电路板（亦即上述的电子板卡路）。如图1所示，电路板上的电路大致包括：FPGA主控及LED显示单元1，用以接收一输入信号来通过LED灯的环绕显示以模拟电机的旋转运动并提供一输出信号；输入信号转换单元2，用以从数控系统（图未示出）接收一控制信号并将其转换为所述FPGA主控及LED显示单元1的输入信号；以及输出电平转换及接口单元3，用以将所述FPGA主控及LED显示单元1的输出信号转换为一反馈信号提供给数控系统。
如图2所示，所述FPGA主控及LED显示单元1中，FPGA主控芯片11是整个电路板卡的控制核心，脉冲频率信号FOUT[1:4]及方向信号POL[1:4]经过FPGA主控芯片11编码为A[0:3]、B[0:3]及R[0:3]相信号传送到接口，供数控系统逻辑运算处理。LED显示是采用LED显示圈12实现的。所述LED显示圈12包括均匀布置在一个圆周上的16颗LED121，用于仿真指示伺服电机的旋转，LED灯旋转的方向指示电机的旋转方向，LED灯的旋转速度模拟电机的旋转快慢。采用LED灯仿真电机的旋转比直接观测伺服电机轴的旋转更为直观明了。在本实施例中，所述FPGA主控及LED显示单元1还可包括与所述FPGA主控芯片11相配合的FLASH程序存储芯片13。在其他实施例中，FLASH程序存储芯片13也可以与所述FPGA主控芯片11成一体。
如图3所示，所述输入信号转换单元2由输入控制电压预处理电路21和V/F电压频率转换电路22两部分组成，主要负责将数控系统输出的模拟电压信号pUIN[1:4]和nUIN[1:4]转换为频率信号FOUT[1:4]和方向信号POL[1:4]给FPGA主控芯片11作为逻辑判断及运算处理，输入的模拟电压信号经过电压预处理电路21判断出电压信号的正负极性得到方向信号POL[1:4]，并将输入电压的负压部分采取了反相处理，幅值进行了合适的调整。处理后的模拟电压信号经过V/F电压频率转换电路22（其由V/F转换芯片AD654构成），转化为随之成比例变化的脉冲频率信号FOUT[1:4]，可传送给FPGA主控芯片11处理。
如图4所示，所述输出电平转换及接口单元3主要电平转换电路31、32、33、34（其是由电平转换芯片26C31构成）及接口端子35组成。其功能主要实现将FPGA主控芯片11控制输出的A[0:3],B[0:3]及R[0:3]相编码信号由TTL电平通过转换芯片26C31转换为差分电平信号pUOUT[1:4]和nUOUT[1:4]并输送到数控系统的接口。差分电平信号抗干扰能力强，信号传输距离远，因此接口部分采用差分信号传输。
本实用新型的有益效果包括：通过仿真的方法来测试数控系统，简化了测试工装的复杂程度，降低了测试成本，提高了测试效率；通过使用电子板卡对信号进行处理和仿真，避免了在测试过程中用到220V以上的强电，使得测试过程更加安全；通过使用LED灯来模拟电机的旋转运动，视觉效果更佳，更利于测试过程中的观察。
应当理解的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于数控系统测试的伺服仿真装置，其特征在于，包括外壳和装设在所述外壳内的电路板，所述电路板上的电路包括：FPGA主控及LED显示单元，用以接收一输入信号来通过LED灯的环绕显示以模拟电机的旋转运动并提供一输出信号；输入信号转换单元，用以从数控系统接收一控制信号并将其转换为所述FPGA主控及LED显示单元的输入信号；以及输出电平转换及接口单元，用以将所述FPGA主控及LED显示单元的输出信号转换为一反馈信号提供给数控系统。
2.根据权利要求1所述的用于数控系统测试的伺服仿真装置，其特征在于：所述FPGA主控及LED显示单元包括FPGA主控芯片和受控于所述FPGA主控芯片的LED显示圈，所述LED显示圈包括均匀布置在一个圆周上的多颗LED。
3.根据权利要求2所述的用于数控系统测试的伺服仿真装置，其特征在于：所述FPGA主控及LED显示单元还包括与所述FPGA主控芯片相配合的FLASH程序存储芯片。
4.根据权利要求2所述的用于数控系统测试的伺服仿真装置，其特征在于：所述LED显示圈包括16颗LED。
5.根据权利要求1所述的用于数控系统测试的伺服仿真装置，其特征在于：所述输入信号转换单元所接收的控制信号为模拟电压信号，所述FPGA主控及LED显示单元所接收的输入信号为频率信号。
6.根据权利要求5所述的用于数控系统测试的伺服仿真装置，其特征在于：所述输入信号转换单元包括：输入控制电压预处理电路，用以判断出所述控制信号的正负极性得到方向信号、将所述控制信号的负压部分进行反相处理，并对输出幅值进行调整；以及V/F电压频率转换电路，用以将经所述输入控制电压预处理电路处理后的控制信号转换为所述FPGA主控及LED显示单元的输入信号。
7.根据权利要求6所述的用于数控系统测试的伺服仿真装置，其特征在于：所述V/F电压频率转换电路是由型号为AD654的V/F电压频率转换芯片构成。
8.根据权利要求1所述的用于数控系统测试的伺服仿真装置，其特征在于：所述FPGA主控及LED显示单元提供的输出信号为TTL电平的三相编码信号，所述输出电平转换及接口单元提供的反馈信号为差分电平信号。
9.根据权利要求8所述的用于数控系统测试的伺服仿真装置，其特征在于：所述输出电平转换及接口单元包括电平转换电路，用以将所述FPGA主控及LED显示单元的输出信号转换为差分电平信号；以及接口端子，用以通过线缆连接所述数控系统。
10.根据权利要求9所述的用于数控系统测试的伺服仿真装置，其特征在于：所述电平转换电路是由型号为26C31的差分线驱动芯片构成。
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| CN201420075155.7U CN203759536U (zh) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | 一种用于数控系统测试的伺服仿真装置 |
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| CN (1) | CN203759536U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107272661A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-10-20 | 华中科技大学 | 一种基于机床仿真模型的数控装置运动控制性能测试系统 |
-
2014
- 2014-02-21 CN CN201420075155.7U patent/CN203759536U/zh not_active Expired - Lifetime
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