本發(fā)明涉及智能數(shù)字控制器領(lǐng)域,尤其涉及一種網(wǎng)絡(luò)型的多核協(xié)同工作的柔性材料切割機(jī)器人智能數(shù)字控制器及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù):
現(xiàn)有的柔性材料切割機(jī)器人一般采用脈沖式運(yùn)動(dòng)控制器,接線復(fù)雜,效率低,設(shè)備故障率高,維護(hù)成本高。此外,針對不同驅(qū)動(dòng)器、模擬量、io接口板,又有不同的接口類型,從而導(dǎo)致了控制系統(tǒng)兼容性和穩(wěn)定性差。隨著生產(chǎn)要求的不斷提升,生產(chǎn)效率和加工精度的提高,控制軸數(shù)不斷增加,而現(xiàn)有的數(shù)字控制器只能通過增加擴(kuò)展卡來實(shí)現(xiàn)軸數(shù)增加,硬件和軟件修改的工作量大,故需設(shè)計(jì)一種網(wǎng)絡(luò)型數(shù)字控制器,易擴(kuò)展,穩(wěn)定性好,同時(shí)保證高數(shù)據(jù)傳輸速率和準(zhǔn)確率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明的目的是提供一種網(wǎng)絡(luò)型的多核協(xié)同工作的柔性材料切割機(jī)器人智能數(shù)字控制器及實(shí)現(xiàn)方法。
本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
柔性材料切割機(jī)器人智能數(shù)字控制器,該控制器為網(wǎng)絡(luò)型的多核協(xié)同工作的智能數(shù)字控制器,包括:arm芯片、伺服驅(qū)動(dòng)器總線通信模塊和cpld模塊;所述
arm芯片,內(nèi)置有cortex-m0和cortex-m4兩個(gè)處理器核,并外接閃存、sd卡、sram及以太網(wǎng)物理層收發(fā)器_2;所述cortex-m0根據(jù)圖形編號將sd卡中對應(yīng)的圖形讀取到sram_1中,并向中斷控制器發(fā)出圖形數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒中斷請求,中斷請求被響應(yīng)后由cortex-m4讀入圖形數(shù)據(jù)并對圖形進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算;
伺服驅(qū)動(dòng)器總線通信模塊,用于接收插補(bǔ)計(jì)算結(jié)果,并將計(jì)算結(jié)果通過數(shù)據(jù)發(fā)送端口傳送到對應(yīng)地址編號的伺服驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)輸入端;
cpld模塊;用于讀取機(jī)床的原點(diǎn)、終點(diǎn)及限位信號,并將讀取的信號的值存放在所述sram_1指定的共享空間。
柔性材料切割機(jī)器人智能數(shù)字控制器的實(shí)現(xiàn)方法,該方法是基于網(wǎng)絡(luò)型的多核協(xié)同工作的智能數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn),所述方法包括:
cortex-m0根據(jù)圖形編號將sd卡中對應(yīng)的圖形讀取到sram_1中,并向中斷控制器發(fā)出圖形數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒中斷請求;
通過cortex-m4讀入圖形數(shù)據(jù)并對圖形進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算,并由數(shù)據(jù)總線將計(jì)算結(jié)果發(fā)送到伺服驅(qū)動(dòng)器總線通信模塊;
由數(shù)據(jù)發(fā)送端口將插補(bǔ)計(jì)算結(jié)果傳送到對應(yīng)地址編號的伺服驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)輸入端。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn):
控制器通過網(wǎng)線與各伺服驅(qū)動(dòng)器連接,各驅(qū)動(dòng)器之間通過網(wǎng)線串接,連接線少、干擾、數(shù)據(jù)通訊速度快,出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失概率極小,比脈沖控制方式更容易實(shí)現(xiàn)伺服系統(tǒng)的高速、高精度、協(xié)同控制。
附圖說明
圖1是柔性材料切割機(jī)器人智能數(shù)字控制器原理結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是智能數(shù)字控制器核間中斷實(shí)現(xiàn)原理結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
如圖1所示,為切割機(jī)器人智能數(shù)字控制器結(jié)構(gòu),所述控制器為網(wǎng)絡(luò)型的多核協(xié)同工作的智能數(shù)字控制器,包括:arm芯片、伺服驅(qū)動(dòng)器總線通信模塊和cpld模塊;所述
arm芯片,內(nèi)置有cortex-m0和cortex-m4兩個(gè)處理器核,并外接閃存、sd卡、sram及以太網(wǎng)物理層收發(fā)器_2;所述cortex-m0根據(jù)圖形編號將sd卡中對應(yīng)的圖形讀取到sram_1中,并向中斷控制器發(fā)出圖形數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒中斷請求,中斷請求被響應(yīng)后由cortex-m4讀入圖形數(shù)據(jù)并對圖形進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算;
伺服驅(qū)動(dòng)器總線通信模塊,用于接收插補(bǔ)計(jì)算結(jié)果,并將計(jì)算結(jié)果通過數(shù)據(jù)發(fā)送端口傳送到對應(yīng)地址編號的伺服驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)輸入端;
cpld模塊;用于讀取機(jī)床的原點(diǎn)、終點(diǎn)及限位信號,并將讀取的信號的值存放在所述sram_1指定的共享空間。
上述arm芯片采用lpc4357;所述cortex-m0為主控制核,cortex-m4用于插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制,所述sram包括有兩片。
上述cortex-m0和cortex-m4之間通過共享內(nèi)存方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換,并采用核間中斷的方式進(jìn)行協(xié)同工作;所述核間中斷由中斷控制器控制。
上述伺服驅(qū)動(dòng)器總線通信模塊包括以太網(wǎng)物理層收發(fā)器_1和rtex總線通信協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片,所述rtex總線通信協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片通過地址總線和數(shù)據(jù)總線與所述arm芯片連接。
上述arm芯片通過11根地址線、32根數(shù)據(jù)線和rtex總線通信協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片連接。
上述cpld模塊還用于輸入/輸出端口擴(kuò)展,并通過16根地址總線和16根數(shù)據(jù)總線與所述arm芯片連接。
上述arm芯片還通過以太網(wǎng)物理層收發(fā)器_2與外部以太網(wǎng)連接。
上述伺服驅(qū)動(dòng)器總線通信模塊還包括脈沖電壓轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)接收端口和數(shù)據(jù)發(fā)送端口;
所述脈沖電壓轉(zhuǎn)換器與所述以太網(wǎng)物理層收發(fā)器_1互連,并與以太網(wǎng)物理層收發(fā)器_1實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換;
所述數(shù)據(jù)接收端口和數(shù)據(jù)發(fā)送端口分別與所述脈沖電壓轉(zhuǎn)換器連接。
所述以太網(wǎng)物理層收發(fā)器_1采用dp83848vvvbi芯片;所述脈沖電壓轉(zhuǎn)換器采用tla-6t118lf系轉(zhuǎn)換器。
本實(shí)施例還公開了一種柔性材料切割機(jī)器人智能數(shù)字控制器的實(shí)現(xiàn)方法,該方法是基于網(wǎng)絡(luò)型的多核協(xié)同工作的智能數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn),所述方法包括:
cortex-m0根據(jù)圖形編號將sd卡中對應(yīng)的圖形讀取到sram_1中,并向中斷控制器發(fā)出圖形數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒中斷請求;通過cortex-m4讀入圖形數(shù)據(jù)并對圖形進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算,并由數(shù)據(jù)總線將計(jì)算結(jié)果發(fā)送到伺服驅(qū)動(dòng)器總線通信模塊;由數(shù)據(jù)發(fā)送端口將插補(bǔ)計(jì)算結(jié)果傳送到對應(yīng)地址編號的伺服驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)輸入端。
所述cortex-m4讀入圖形數(shù)據(jù)并對圖形進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算,來完成插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制,在所述插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)過程中:cortex-m0通過cpld模塊讀取機(jī)床的原點(diǎn)、終點(diǎn)及限位信號,并將讀取的信號的值存放在sram_1指定的共享空間,在信號值為真時(shí),cortex-m0會發(fā)出相應(yīng)中斷請求,中斷被響應(yīng)后cortex-m4根據(jù)信號值暫停插補(bǔ)運(yùn)動(dòng),直到信號狀態(tài)值恢復(fù)原值才繼續(xù)插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。
cortex-m4和cortex-m0之間數(shù)據(jù)交換的流程按照向中斷控制器發(fā)出中斷請求、在sram_1中存放要交換的數(shù)據(jù)、中斷請求響應(yīng)、讀取sram_1中存放要交換的數(shù)據(jù)、釋放中斷使用權(quán)限(如圖2所示)。
雖然本發(fā)明所揭露的實(shí)施方式如上,但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實(shí)施方式,并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下,可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化,但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍,仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。