基于運(yùn)動(dòng)控制芯片AFD-X05的開(kāi)放式五軸五聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用

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AFD-X05 FPGA SOC 五軸五聯(lián)動(dòng) G代碼 運(yùn)動(dòng)控制器

摘要：

    運(yùn)動(dòng)控制芯片AFD-X05是基FPGA實(shí)現(xiàn)的芯片，能夠完成高速高的數(shù)控加工。其運(yùn)動(dòng)控制的穩(wěn)定性和可靠性要比DSP系統(tǒng)或基于DSP技術(shù)的運(yùn)動(dòng)控制芯片如MCX314等要高一個(gè)等級(jí)。五軸五聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制器支持大部分的G代碼、M代碼和宏指令，也具有可組配、模塊化和開(kāi)放式等特點(diǎn)。特別是它支持五軸直線(xiàn)插補(bǔ)，可以用計(jì)算機(jī)編寫(xiě)大型的五軸聯(lián)動(dòng)復(fù)雜軟件，通過(guò)五軸五聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制器控制數(shù)控機(jī)床完成加工，促進(jìn)國(guó)產(chǎn)中數(shù)控系統(tǒng)軟件水平的提高。本文介紹用它來(lái)快速開(kāi)發(fā)一套五軸銑床數(shù)控系統(tǒng)。

一、引言

    當(dāng)前，各種運(yùn)動(dòng)控制卡的二次開(kāi)發(fā)的比較復(fù)雜。目前國(guó)內(nèi)比較多的工程師都熟悉數(shù)控系統(tǒng)的G代碼，在ARM 32位單片機(jī)和國(guó)產(chǎn)運(yùn)動(dòng)控制芯片AFD-X05的基礎(chǔ)上，研制成的可執(zhí)行G代碼的五軸聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制器，使得二次開(kāi)發(fā)變簡(jiǎn)單了。應(yīng)用這種支持五軸直線(xiàn)插補(bǔ)的高速高的運(yùn)動(dòng)控制器，再開(kāi)發(fā)各種專(zhuān)用的數(shù)控系統(tǒng)，工程師們只需將精力放在大型的復(fù)雜的軟件開(kāi)發(fā)上面，完全不需要去了解硬件。

二、G代碼五軸聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制器的硬件系統(tǒng)

    2.1 AFDX05運(yùn)動(dòng)控制芯片   

    云山數(shù)控研發(fā)的AFDX05運(yùn)動(dòng)控制芯片，支持任意2~5軸直線(xiàn)插補(bǔ)，任意2軸圓弧插補(bǔ)，多達(dá)6級(jí)的運(yùn)動(dòng)指令緩沖區(qū)，特別適合高速多線(xiàn)段或圓弧連續(xù)插補(bǔ)的運(yùn)動(dòng)控制，另外，還有反向間隙補(bǔ)償，速度控制，加減速控制，位置控制，通用輸入輸出口，8/16 位數(shù)據(jù)總線(xiàn)，中斷發(fā)生，硬件限位，軟件限位，緊急停止，暫停，編碼器信號(hào)輸入等功能，驅(qū)動(dòng)脈沖頻率高達(dá)8MPPS、插補(bǔ)±5LSB。用于控制以脈沖序列方式輸入的伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)。

    “中國(guó)芯”AFDX05，更加符合中國(guó)人的使用習(xí)慣。可以控制最多5軸的點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)、同步運(yùn)動(dòng)等應(yīng)用。

    2.2 ARM 32位單片機(jī)

CPU為 S3C44B0X。32M Flash。脈沖方向差動(dòng)輸出驅(qū)動(dòng)。60路光耦隔離輸入42路集電極開(kāi)路光耦隔離輸出或 36路光耦隔離輸入20路集電極開(kāi)路光耦隔離輸出 。 5路步進(jìn)/伺服電機(jī)脈沖光耦隔離輸出，頻率4MHz。32位邏輯位置和實(shí)際位置計(jì)數(shù)器。RS232通訊。硬件部分已模塊化，無(wú)需任何硬件知識(shí)即可開(kāi)發(fā)。

三、G代碼五軸聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制器的軟件系統(tǒng)

3.1 支持的G代碼

3.2 支持的M代碼

3.3 宏指令編程

四、三軸銑床數(shù)控?cái)?shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例

4.1 參數(shù)初始化。

   以下參數(shù)，五個(gè)軸，每個(gè)軸的都有。

4.2 發(fā)送G代碼，控制機(jī)床工作。如：

G54

M03 X8

G0 G90 G17

G28

G00X-2.046Y59.111Z10.000

Z4.000

G01Z-1.000F300

G17

G02X1.245Y54.864I-54.422J-45.566K0.000F800

X2.203Y53.318I-15.407J-10.613K0.000

G00Z10.000

G91 G28 M09

五、小結(jié)。

基于該開(kāi)放式五軸五聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)平臺(tái)做開(kāi)發(fā)，只需要將G代碼傳送到這個(gè)平臺(tái)，可以快速開(kāi)發(fā)出一套基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)G代碼加工的專(zhuān)用數(shù)控系統(tǒng)。應(yīng)用開(kāi)發(fā)工程師在完全不需要了解硬件的情況下，集中精力做好特定的行業(yè)專(zhuān)用數(shù)控系統(tǒng)。降低數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本，促進(jìn)數(shù)控機(jī)床的普及應(yīng)用。

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