專利名稱：一種cnc主控板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及數(shù)控設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種CNC主控板。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有CNC(Computer numerical control，計算機數(shù)字控制機床)主控板的結(jié)構(gòu)主要分為兩種。圖1是第一種現(xiàn)有CNC主控板的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該CNC主控板包括一個CPU、顯示電路和控制信號輸出單元，所述一個CPU同時實現(xiàn)插補運算與圖像實時顯示，導(dǎo)致插補運算與圖像顯示的實時性較差。圖2是第二種現(xiàn)有CNC主控板的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，該CNC主控板包括CPU和控制信號輸出單元，其只是一個執(zhí)行插補運算的運動卡，功能單一，因此其必須通過連接智能圖像顯示工作站以實現(xiàn)圖像實時顯示，導(dǎo)致采用該CNC主控板的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

實用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問題本實用新型要解決的技術(shù)問題是如何提供一種CNC主控板，以便以較佳的實時性同時實現(xiàn)插補運算與圖像顯示。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種CNC主控板，其包括FPGA，以及連接所述FPGA的第一 CPU、第二 CPU和第一網(wǎng)口 ；所述第一 CPU還連接顯示裝置，用于運行圖像顯示相關(guān)的運算；所述第二 CPU，用于運行插補運算；所述第一網(wǎng)口還連接伺服驅(qū)動器；所述FPGA用于實現(xiàn)所述第一 CPU和第二 CPU之間的數(shù)據(jù)交換，以及所述第二 CPU對所述伺服驅(qū)動器的控制。優(yōu)選地，所述主控板還包括第二網(wǎng)口 ；所述第二網(wǎng)口連接上位機和所述FPGA，用于實現(xiàn)所述上位機對多個所述主控板的群控功能；所述FPGA還用于實現(xiàn)對所述第一網(wǎng)口和第二網(wǎng)口的智能選擇。優(yōu)選地，所述第一 CPU和/或第二 CPU為32位CPU。本實用新型還提供一種CNC主控板，其包括第一 CPU、FPGA、第二 CPU和第一網(wǎng)口 ；所述第一 CPU連接顯示裝置和所述FPGA，用于運行圖像顯示相關(guān)的運算；所述FPGA用于實現(xiàn)所述第一 CPU和第二 CPU之間的數(shù)據(jù)交換；所述第二 CPU連接所述FPGA和所述第一網(wǎng)口，所述第一網(wǎng)口還連接伺服驅(qū)動器；所述第二 CPU用于運行插補運算，并通過所述第一網(wǎng)口向所述伺服驅(qū)動器發(fā)送控制信息。優(yōu)選地，所述主控板還包括第二網(wǎng)口 ；所述第二網(wǎng)口連接上位機和所述FPGA，用于實現(xiàn)所述上位機對多個所述主控板的群控功能。 優(yōu)選地，所述第一 CPU和/或第二 CPU為32位CPU。(三)有益效果本實用新型的CNC主控板通過設(shè)置兩個CPU，將圖像顯示運算和插補運算分給兩個CPU執(zhí)行，并通過設(shè)置FPGA同步協(xié)調(diào)兩個CPU的運算，從而實現(xiàn)了以較佳的實時性同時實現(xiàn)插補運算與圖像顯示。在顯示裝置端，比如彩色液晶顯示器上，加工程序被動態(tài)模擬， 可將加工時的刀具軌跡進行動態(tài)圖像顯示，直觀逼真，在極大滿足加工要求的同時，保證了工件加工的速度和精度。


[0014]圖1是第一種現(xiàn)有CNC主控板的結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]圖2是第二種現(xiàn)有CNC主控板的結(jié)構(gòu)示意圖；[0016]圖3是本實用新型第一種實施例所述的CNC主控板的結(jié)構(gòu)示意圖；[0017]圖4是本實用新型第二種實施例所述的CNC主控板的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0018]
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。[0019]實施例1[0020]圖3是本實用新型第一種實施例所述的CNC主控板的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示， 所述 CNC 主控板包括第一 CPU 102、FPGA (Field-Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)103、第二 CPU 104、第一網(wǎng)口 105和第二網(wǎng)口 106。[0021]所述第一 CPU 102連接顯示裝置101和所述FPGA 103，主要用于運行圖像顯示相關(guān)運算。所述第二 CPU 104連接所述FPGA 103，主要用于運行插補運算。所述FPGA 103用于實現(xiàn)所述第一 CPU 102和第二 CPU 104之間的數(shù)據(jù)交換，以同步協(xié)調(diào)兩個CPU的工作。所述FPGA103還連接所述第一網(wǎng)口 105和第二網(wǎng)口 106，并且所述第一網(wǎng)口 105連接伺服驅(qū)動器107，所述第二網(wǎng)口 106連接上位機108。[0022]通過設(shè)置所述FPGA 103將所述第一 CPU 102和第二 CPU 104相連接，至少具有以下兩個優(yōu)勢(1)所述FPGA 103可以對所述第一網(wǎng)口 105和第二網(wǎng)口 106進行智能選擇。 一般情況下選擇所述第一網(wǎng)口 105和第二網(wǎng)口 106分時與所述第二 CPU 104進行通信，當所述第一網(wǎng)口 105與所述第二 CPU 104進行通信時，所述第二 CPU 104將與插補運算的結(jié)果數(shù)據(jù)相關(guān)的控制信息，通過所述第一網(wǎng)口 105發(fā)送給所述伺服驅(qū)動器107 ；當所述第二網(wǎng)口 106與所述第二CPU 104進行通信時，所述第二 CPU 104通過所述第二網(wǎng)口 106與所述上位機108進行數(shù)據(jù)交換，從而可以實現(xiàn)所述上位機108對多個CNC主控板的群控功能(一個上位機可以通過網(wǎng)口連接多個CNC主控板)。特殊情況下，比如在所述第二 CPU 104出現(xiàn)故障的情況下，通過所述FPGA 103的智能選擇，所述第一 CPU 102可以臨時代替所述第二 CPU 104，實現(xiàn)所述第二 CPU 104的上述功能。(2)通過所述FPGA 103可以實現(xiàn)對經(jīng)過其的數(shù)據(jù)進行加密，以提高數(shù)據(jù)的安全性。[0023]所述第一網(wǎng)口 105采用EtherCAT (開放的實時以太網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議)協(xié)議，可以實現(xiàn)各個伺服軸的實時同步控制。所述第二網(wǎng)口 106也采用EtherCAT協(xié)議，當有多個所述 CNC主控板與所述上位機108連接時，可以實現(xiàn)一個上位機對多個數(shù)控系統(tǒng)的群控功能，提高生產(chǎn)效率。[0024]本實施例中所述第一 CPU 102和第二 CPU 104均為32位CPU，屬于現(xiàn)在的主流4CPU，配置要求不高，成本低廉。當然，所述第一 CPU102和/或第二 CPU 104采用64位CPU 可以更好地實現(xiàn)本實用新型效果。實施例2圖4是本實用新型第二種實施例所述的CNC主控板的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，所述CNC主控板包括第一 CPU 202,FPGA 203、第二 CPU 204、第一網(wǎng)口 205和第二網(wǎng)口 206。所述第一 CPU 202連接顯示裝置201和所述FPGA 203，主要用于運行圖像顯示相關(guān)運算。所述第二 CPU 204連接所述FPGA203和第一網(wǎng)口 205，所述第一網(wǎng)口 205還連接伺服驅(qū)動器207，主要用于運行插補運算，并通過所述第一網(wǎng)口 205將與插補運算的結(jié)果數(shù)據(jù)相關(guān)的控制信息發(fā)送給所述伺服驅(qū)動器207。所述FPGA203還連接所述第二網(wǎng)口 206，所述第二網(wǎng)口 206還連接上位機208。所述FPGA203主要用于實現(xiàn)所述第一 CPU 202和第二 CPU 204之間的數(shù)據(jù)交換， 以同步協(xié)調(diào)兩個CPU的工作，同時，通過設(shè)置所述FPGA203還至少具有以下優(yōu)勢(1)所述第二 CPU 204通過所述FPGA203和第二網(wǎng)口 206與所述上位機208進行數(shù)據(jù)交換，從而，當所述上位機208連接多個所述CNC主控板時，可以實現(xiàn)所述上位機208對多個CNC主控板的群控功能。所述第一 CPU 202也可以通過所述FPGA203和第二網(wǎng)口 206與所述上位機208 進行數(shù)據(jù)交互，進而實現(xiàn)上述群控功能，具體實施時應(yīng)該根據(jù)所述第一 CPU 202和第二 CPU 204的運算任務(wù)量而確定由哪一個CPU執(zhí)行與所述上位機208的數(shù)據(jù)交互。( 通過所述 FPGA 203可以實現(xiàn)對經(jīng)過其的數(shù)據(jù)進行加密，以提高數(shù)據(jù)的安全性。所述第一網(wǎng)口 205采用EtherCAT協(xié)議，可以實現(xiàn)各個伺服軸的實時同步控制。所述第二網(wǎng)口 206也采用EtherCAT協(xié)議，當有多個所述CNC主控板與所述上位機208連接時， 可以實現(xiàn)一個上位機對多個數(shù)控系統(tǒng)的群控功能，提高生產(chǎn)效率。本實施例中所述第一 CPU 202和第二 CPU 204均為32位CPU，屬于現(xiàn)在的主流 CPU，配置要求不高，成本低廉。當然，所述第一 CPU202和/或第二 CPU 204采用64位CPU 可以更好地實現(xiàn)本實用新型效果。本實用新型實施例所述的CNC主控板通過設(shè)置兩個CPU，將圖像顯示運算和插補運算分給兩個CPU執(zhí)行，并通過設(shè)置FPGA同步協(xié)調(diào)兩個CPU的運算，從而實現(xiàn)了以較佳的實時性同時實現(xiàn)插補運算與圖像顯示。在顯示裝置端，比如彩色液晶顯示器上，加工程序被動態(tài)模擬，可將加工時的刀具軌跡進行動態(tài)圖像顯示，直觀逼真，在極大滿足加工要求的同時，保證了工件加工的速度和精度。以上實施方式僅用于說明本實用新型，而并非對本實用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實用新型的范疇，本實用新型的專利保護范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求1.一種CNC主控板，其特征在于，包括FPGA，以及連接所述FPGA的第一 CPU、第二 CPU 和第一網(wǎng)口 ；所述第一CPU還連接顯示裝置，用于運行圖像顯示相關(guān)的運算；所述第二CPU， 用于運行插補運算；所述第一網(wǎng)口還連接伺服驅(qū)動器；所述FPGA用于實現(xiàn)所述第一 CPU和第二 CPU之間的數(shù)據(jù)交換，以及所述第二 CPU對所述伺服驅(qū)動器的控制。
2.如權(quán)利要求1所述的主控板，其特征在于，所述主控板還包括第二網(wǎng)口；所述第二網(wǎng)口連接上位機和所述FPGA，用于實現(xiàn)所述上位機對多個所述主控板的群控功能；所述FPGA 還用于實現(xiàn)對所述第一網(wǎng)口和第二網(wǎng)口的智能選擇。
3.如權(quán)利要求1所述的主控板，其特征在于，所述第一CPU和/或第二 CPU為32位CPU。
4.一種CNC主控板，其特征在于，包括第一 CPU、FPGA、第二 CPU和第一網(wǎng)口 ；所述第一 CPU連接顯示裝置和所述FPGA，用于運行圖像顯示相關(guān)的運算；所述FPGA用于實現(xiàn)所述第一 CPU和第二 CPU之間的數(shù)據(jù)交換；所述第二 CPU連接所述FPGA和所述第一網(wǎng)口，所述第一網(wǎng)口還連接伺服驅(qū)動器；所述第二 CPU用于運行插補運算，并通過所述第一網(wǎng)口向所述伺服驅(qū)動器發(fā)送控制信息。
5.如權(quán)利要求4所述的主控板，其特征在于，所述主控板還包括第二網(wǎng)口；所述第二網(wǎng)口連接上位機和所述FPGA，用于實現(xiàn)所述上位機對多個所述主控板的群控功能。
6.如權(quán)利要求4所述的主控板，其特征在于，所述第一CPU和/或第二 CPU為32位CPU。
專利摘要本實用新型公開了一種CNC主控板，涉及數(shù)控設(shè)備領(lǐng)域。所述CNC主控板包括FPGA，以及連接所述FPGA的第一CPU、第二CPU和第一網(wǎng)口；所述第一CPU還連接顯示裝置，用于運行圖像顯示相關(guān)的運算；所述第二CPU，用于運行插補運算；所述第一網(wǎng)口還連接伺服驅(qū)動器；所述FPGA用于實現(xiàn)所述第一CPU和第二CPU之間的數(shù)據(jù)交換，以及所述第二CPU對所述伺服驅(qū)動器的控制。所述CNC主控板通過設(shè)置兩個CPU，將圖像顯示運算和插補運算分給兩個CPU執(zhí)行，并通過設(shè)置FPGA同步協(xié)調(diào)兩個CPU的運算，從而實現(xiàn)了以較佳的實時性同時實現(xiàn)插補運算與圖像顯示。
文檔編號G05B19/4103GK202257191SQ20112037473
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者盧鷗, 岳巍, 徐百里, 李劍日, 楊力, 王小奎, 陶杰 申請人:北京君研海天科技有限公司, 寧波海邁克數(shù)控技術(shù)有限公司