專利名稱：基于dsp為核心控制器的開(kāi)放式五軸數(shù)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種五軸數(shù)控系統(tǒng)，具體地說(shuō)是基于DSP為核心控制器的開(kāi)放式五軸數(shù)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的標(biāo)志。數(shù)控系統(tǒng)正朝著柔性化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)封閉、模塊固定的傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)已不在滿足現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展要求，開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)成為數(shù)控技術(shù)的發(fā)展主流。它在很大程度上提高了數(shù)控系統(tǒng)的性能，同時(shí)擴(kuò)展了數(shù)控系統(tǒng)的功能。此外，在高檔制造設(shè)備方面，五軸聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)是發(fā)達(dá)國(guó)家爭(zhēng)相發(fā)展的先進(jìn)制造技術(shù)，是數(shù)控技術(shù)中難度最大、應(yīng)用范圍最廣的控制技術(shù)，它對(duì)提升我國(guó)的高端制造設(shè)備具有重要作用。因此，需要建立一個(gè)開(kāi)放的五軸數(shù)控系統(tǒng)平臺(tái)。開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)并沒(méi)有具體的實(shí)現(xiàn)方式，最常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)方式是基于PC的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)。然而，數(shù)控系統(tǒng)本身具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)控制和實(shí)時(shí)交互等特性，以PC為研究平臺(tái)的開(kāi)方式數(shù)控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和性能上存在局限性，而嵌入式系統(tǒng)在軟硬件平臺(tái)上迎合了數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。PC為基礎(chǔ)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和性能上都存在很大局限性:所具備的開(kāi)放性都是計(jì)算機(jī)本身固有的開(kāi)放特征，沒(méi)有定制適合于數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)放結(jié)構(gòu)，要完全依賴于PC的結(jié)構(gòu)體系框架；其次，在底層硬件設(shè)計(jì)和操作系統(tǒng)環(huán)境方面，PC計(jì)算機(jī)只是一個(gè)通用平臺(tái)，沒(méi)有迎合數(shù)控系統(tǒng)的特殊性要求。因此，不能很好的從軟硬件底層上搭建開(kāi)放式數(shù)控平臺(tái)；操作端運(yùn)行是采用通用的操作系統(tǒng)，如DOS, Windows操作系統(tǒng)，DOS是一個(gè)單任務(wù)操作系統(tǒng)，無(wú)法滿足數(shù)控系統(tǒng)并行多任務(wù)的要求;WindowS操作系統(tǒng)又過(guò)龐大和累贅，實(shí)時(shí)性存在很大的局限性?；赑C的數(shù)控系統(tǒng)往往功能強(qiáng)大，相對(duì)一些功能要求單一的簡(jiǎn)單系統(tǒng),就顯得有些大材小用,成本過(guò)高
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型提供了基于DSP為核心控制器的開(kāi)放式五軸數(shù)控系統(tǒng)，能夠有效解決現(xiàn)有的五軸數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、響應(yīng)速度慢、可靠性低、靈活性差的問(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:基于DSP為核心控制器的開(kāi)放式五軸數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，包括控制端和執(zhí)行端，所述的控制端包括操作端、ARM模塊、觸摸屏、EEPR0M、DSP模塊和儲(chǔ)存單元，所述的操作端通過(guò)數(shù)據(jù)線與ARM模塊連接，ARM模塊與觸摸屏連接，ARM模塊與DSP模塊之間通過(guò)CAN總線實(shí)現(xiàn)通信連接，DSP模塊還分別與EEPROM和儲(chǔ)存單元連接；所述的執(zhí)行端包括電機(jī)控制板、伺服電機(jī)、五軸數(shù)控機(jī)床、PGA、A/D轉(zhuǎn)換模塊、電液伺服閥和D/A轉(zhuǎn)換模塊，所述的電機(jī)控制板、A/D轉(zhuǎn)換模塊和D/A轉(zhuǎn)換模塊分別連接到DSP模塊上，所述的伺服電機(jī)分別連接電機(jī)控制板和五軸數(shù)控機(jī)床，所述的PGA分別連接A/D轉(zhuǎn)換模塊和五軸數(shù)控機(jī)床，所述的電液伺服閥分別連接D/A轉(zhuǎn)換模塊和五軸數(shù)控機(jī)床，所述的五軸數(shù)控機(jī)床通過(guò)電纜與DSP模塊連接。[0006]優(yōu)選的，所述的ARM模塊是型號(hào)為S3C2410的ARM芯片。優(yōu)選的，所述的DSP模塊是TI公司生產(chǎn)的32位浮點(diǎn)DSP控制器TMS320F28335。優(yōu)選的，所述的儲(chǔ)存單元為以下三種存儲(chǔ)設(shè)備中的一種或多種:IDE硬盤、FLASH和內(nèi)存。優(yōu)選的，所述五軸數(shù)控機(jī)床與DSP模塊之間的電纜采用具有光電隔離功能的電纜。優(yōu)選的，所述的CAN總線采用獨(dú)立的CAN總線控制器MCP2510和CAN總線收發(fā)器TJA1050。本實(shí)用新型的有益效果是:該實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、可靠性高、靈活性好，能夠更好的滿足機(jī)械加工中的更高要求，提高數(shù)控機(jī)床使用安全性和效率。

圖1是本實(shí)用新型原理結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，該實(shí)用新型的五軸數(shù)控系統(tǒng)包括控制端和執(zhí)行端，所述的控制端包括操作端、ARM模塊、觸摸屏、EEPROM (電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器)、DSP模塊和儲(chǔ)存單元，所述的操作端通過(guò)數(shù)據(jù)線與ARM模塊連接，ARM模塊與觸摸屏連接，通過(guò)觸摸屏實(shí)時(shí)監(jiān)控操作進(jìn)程，ARM模塊與DSP模塊之間通過(guò)CAN總線實(shí)現(xiàn)通信連接，DSP模塊還分別與EEPROM和儲(chǔ)存單元連接，并通過(guò)EEPROM對(duì)運(yùn)行程序進(jìn)行編輯、設(shè)置、修改等一系列管理。
·[0014]優(yōu)選的，所述的ARM模塊是型號(hào)為S3C2410的ARM芯片，用來(lái)負(fù)責(zé)各種接口通信與人機(jī)交互、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與發(fā)送。優(yōu)選的，所述的DSP模塊是TI公司生產(chǎn)的32位浮點(diǎn)DSP控制器TMS320F28335，主要負(fù)責(zé)各外設(shè)的控制，PID算法，以及與ARM平臺(tái)間的數(shù)據(jù)交互。優(yōu)選的，所述的儲(chǔ)存單元為以下三種存儲(chǔ)設(shè)備中的一種或多種:IDE硬盤、FLASH和內(nèi)存，滿足了各種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)要求。優(yōu)選的，所述的CAN總線采用獨(dú)立的CAN總線控制器MCP2510和CAN總線收發(fā)器TJA1050。所述的執(zhí)行端包括電機(jī)控制板、伺服電機(jī)、五軸數(shù)控機(jī)床、PGA (可編程增益放大器)、A/D轉(zhuǎn)換模塊、電液伺服閥和D/A轉(zhuǎn)換模塊，所述的電機(jī)控制板、A/D轉(zhuǎn)換模塊和D/A轉(zhuǎn)換模塊分別連接到DSP模塊上，所述的伺服電機(jī)分別連接電機(jī)控制板和五軸數(shù)控機(jī)床，所述的PGA分別連接A/D轉(zhuǎn)換模塊和五軸數(shù)控機(jī)床，所述的電液伺服閥分別連接D/A轉(zhuǎn)換模塊和五軸數(shù)控機(jī)床，所述的五軸數(shù)控機(jī)床采用具有光電隔離功能的電纜與DSP模塊連接。其工作過(guò)程如下:(I)操作端對(duì)需要加工的零件進(jìn)行UG建模、刀具軌跡生成并進(jìn)行刀具軌跡信息提?。?(2) DSP模塊將數(shù)控機(jī)床初始化，等待ARM指令；(3)操作端通過(guò)數(shù)據(jù)線將刀具軌跡信息傳送到ARM模塊；(4)ARM接到刀具軌跡信息后向DSP發(fā)送測(cè)量指令，并獲取反饋的測(cè)量信息，DSP獲得指令啟動(dòng)測(cè)量功能獲得加工工件的初始尺寸和定位信息，并反饋回ARM ；(5)ARM基于測(cè)量信息對(duì)刀具路徑進(jìn)行智能規(guī)劃、基于智能工藝數(shù)據(jù)庫(kù)選擇加工工藝參數(shù)、自動(dòng)生成數(shù)控代碼、加工仿真和數(shù)控代碼檢查、將檢查過(guò)的數(shù)控代碼傳送給DSP，并控制DSP的工作狀態(tài)；(6) DSP接受數(shù)控代碼，向電機(jī)控制板、電液伺服閥發(fā)送指令脈沖；(7)電機(jī)控制板、電液伺服閥接受脈沖指令，電機(jī)控制板將指令發(fā)向伺服驅(qū)動(dòng)器；(8)伺服電機(jī)、電液伺服閥按數(shù)控指令驅(qū)動(dòng)五軸數(shù)控機(jī)床；(9)五軸數(shù)控機(jī)床完成數(shù)控加工同時(shí)將加工中的狀態(tài)信息通過(guò)DSP反饋給ARM ；(10)加工完成后，ARM再次啟動(dòng)測(cè)量功能，對(duì)工件尺寸和形狀進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)加工質(zhì)量的主動(dòng)控制；(Il)DSP接受到ARM命令后再次啟動(dòng)測(cè)量功能對(duì)工件的關(guān)鍵尺寸和形狀等質(zhì)量狀態(tài)進(jìn)行在線檢測(cè)，并反饋給ARM。以上所述只是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也被視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。`
權(quán)利要求1.基于DSP為核心控制器的開(kāi)放式五軸數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，包括控制端和執(zhí)行端，所述的控制端包括操作端、ARM模塊、觸摸屏、EEPROM、DSP模塊和儲(chǔ)存單元，所述的操作端通過(guò)數(shù)據(jù)線與ARM模塊連接，ARM模塊與觸摸屏連接，ARM模塊與DSP模塊之間通過(guò)CAN總線實(shí)現(xiàn)通信連接，DSP模塊還分別與EEPROM和儲(chǔ)存單元連接；所述的執(zhí)行端包括電機(jī)控制板、伺服電機(jī)、五軸數(shù)控機(jī)床、PGA、A/D轉(zhuǎn)換模塊、電液伺服閥和D/A轉(zhuǎn)換模塊，所述的電機(jī)控制板、A/D轉(zhuǎn)換模塊和D/A轉(zhuǎn)換模塊分別連接到DSP模塊上，所述的伺服電機(jī)分別連接電機(jī)控制板和五軸數(shù)控機(jī)床，所述的PGA分別連接A/D轉(zhuǎn)換模塊和五軸數(shù)控機(jī)床，所述的電液伺服閥分別連接D/A轉(zhuǎn)換模塊和五軸數(shù)控機(jī)床，所述的五軸數(shù)控機(jī)床通過(guò)電纜與DSP模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP為核心控制器的開(kāi)放式五軸數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的ARM模塊是型號(hào)為S3C2410的ARM芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP為核心控制器的開(kāi)放式五軸數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的DSP模塊是32位浮點(diǎn)DSP控制器TMS320F28335。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP為核心控制器的開(kāi)放式五軸數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的儲(chǔ)存單元為以下三種存儲(chǔ)設(shè)備中的一種或多種=IDE硬盤、FLASH和內(nèi)存。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP為核心控制器的開(kāi)放式五軸數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述五軸數(shù)控機(jī)床與DSP模塊之 間的電纜采用具有光電隔離功能的電纜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP為核心控制器的開(kāi)放式五軸數(shù)控系統(tǒng),其特征在于，所述的CAN總線采用獨(dú)立的CAN總線控制器MCP2510和CAN總線收發(fā)器TJA1050。
專利摘要本實(shí)用新型的基于DSP為核心控制器的開(kāi)放式五軸數(shù)控系統(tǒng)，它包括控制端和執(zhí)行端，控制端中的操作端通過(guò)數(shù)據(jù)線與ARM模塊連接，ARM模塊與觸摸屏連接，ARM模塊與DSP模塊之間通過(guò)CAN總線實(shí)現(xiàn)通信連接，DSP模塊還分別與EEPROM和儲(chǔ)存單元連接；執(zhí)行端中的電機(jī)控制板、A/D轉(zhuǎn)換模塊和D/A轉(zhuǎn)換模塊分別連接到DSP模塊上，伺服電機(jī)分別連接電機(jī)控制板和五軸數(shù)控機(jī)床，PGA分別連接A/D轉(zhuǎn)換模塊和五軸數(shù)控機(jī)床，電液伺服閥分別連接D/A轉(zhuǎn)換模塊和五軸數(shù)控機(jī)床，五軸數(shù)控機(jī)床通過(guò)電纜與DSP模塊連接。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、可靠性高、靈活性好，更好的滿足了機(jī)械加工中的要求，提高了數(shù)控機(jī)床的安全性和效率。
文檔編號(hào)G05B19/414GK203101927SQ201320090490
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者鄧永紅, 曹樹(shù)坤, 楊桓, 陳加松, 李葉 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)