用CPLD制作做雕刻机运动控制板 de 数控插补算法 (图)

HONY0411 · 发表于 2009-3-11 12:09:21

1.数控运动控制原理
(1)将运动轨迹细分为每段0.5mm或1mm，无论是圆弧还是直线，都按直线(X,Y)来插补;
(2)将这一个细分的线段(X,Y)分解为坐标的脉冲值(Px,Py);
(3)在同一个细分的时间段（如10ms）同时产生Px和Py个脉冲，驱动XY方向步进电机;
2.实现方法
(1)打印机并行接口直接驱动计数器8254产生脉冲,CLK频率4MHz,输出脉冲200-500kHz
(2)串行口驱动CPLD产生脉冲和数字量I/O
(3)单片机可脱机控制方案(带有PPG或者2CH 16Bit Timer)
以上方案都可以在运动中无极调速（0-24m/min），有梯形或S形加减速控制。

抛砖引玉,有好东东大家分享!

HONY0411 · 发表于 2009-3-11 12:52:24

(原文件名:CPLD脉冲波形图.JPG)

newbier · 发表于 2009-3-11 13:46:52

MCU也可以集成，不过要使用FPGA。

realcoolazha · 发表于 2009-3-11 17:37:49

对楼主的东西很感兴趣，可以发份详细的资料给我不？谢谢了。
azha@friendess.com

HONY0411 · 发表于 2009-3-11 17:56:15

CPLD脉冲发生器可以产生1～4路脉冲信号。脉冲是由上位机（IMB-PC机）通过RS232串行接口传送的命令数据来设定的。命令数据是接连不断传送的，每一组数据决定一段脉冲的频率、数量和方向。在一组数据执行期间，脉冲频率和方向是不变化的，下一组数据可以改变脉冲频率和方向，1楼的波形图是由5组数据产生的脉冲波形示意图。一组数据执行时间最快约10ms，每组脉冲所用时间并不一定相同。串口通讯波特率约定为38400 b/s 。

realcoolazha · 发表于 2009-3-11 20:09:57

这样说来，那个T形/s形加减速的实现是要上位机预先算好，以合适的命令组合来实现的了。
像国外的专业运动控制芯片，不知道别人是怎么把算法，集成到电路里去的。呵呵，这方面一点想法也没有啊。还望指教。

HONY0411 · 发表于 2009-3-12 08:55:29

回复5楼，T形/S形加减速的实现确实是预先算好的。再通过控制时基频率实现（倍率）调速，还可以对预先计算的命令数据通过乘法运算施加调速（系数），实现动态调速。主要麻烦还是在加减速的处理过程，特别是光滑拟合的小线段的速度控制更要细心。

realcoolazha · 发表于 2009-3-12 15:21:12

呵呵，谢谢楼主的指导阿。
我现在在从事运动控制行业的工作，呵呵，有自己的公司。交个朋友吧，希望能与您合作。
我的qq:21227461 加我qq时，请注明运动控制，谢谢啦。

HONY0411 · 发表于 2009-9-27 14:46:14

ARM+CPLD实现的3轴插补控制成功应用在“打印式切割机”

“ARM+CPLD”构成的插补线路板，有RS232传口与PC Windows通讯，控制3轴伺服电机运动。
相关资料和图片，陆续上传交流。

shanyan · 发表于 2009-11-26 20:14:20

期待！

real_sugar · 发表于 2009-11-26 23:39:03

www.21control.com 的老板好像做这行的可以找他交流一下~

kouxiangtang · 发表于 2009-11-27 11:53:57

不错啊！比较先进的。

teltium · 发表于 2009-11-27 13:03:12

拿个板凳慢慢看

louwenyan · 发表于 2009-11-27 13:51:10

就是把每10MS的数据计算出来，在送给CPLD发出去是不？
但有一个问题，当剩余脉冲不足发10MS怎么办啊！
"(1)将运动轨迹细分为每段0.5mm或1mm，无论是圆弧还是直线，都按直线(X,Y)来插补;"这样做小圆弧w会不会很大的误差啊！

cndongj · 发表于 2009-11-27 15:20:03

关注，期待楼主发更详细的资料。

shanyan · 发表于 2009-11-29 18:06:06

关注

semonpic · 发表于 2009-12-2 14:53:40

本人小菜，也来参与讨论一下。LZ的圆弧查补貌似只是软件模拟的。其实国内有很多的公司基本都在用硬件实现。
加减速我的想法和LZ差不多。关于圆弧和直线查补，国外的一款控制芯片的做法值得参考。
在查补的时候，设定主轴，主轴连续输出脉冲，从轴按照一定的函数关系输出脉冲。
例如：圆的标准方程：X^2+Y^2=R^2;X,为脉冲数
假设设定X轴是主轴，则X连续输出脉冲，在X轴每输出一个脉冲以后，做以下处理：
如果X^2+Y^2>R^2+m （M应该是一个与查补精度有关系的数）则Y输出一个脉冲。否则Y轴不输出脉冲。
不知道这样用FPGA实现是否存困难。我准备试一下。国外的那款芯片可以做到查补的主轴脉冲频率4M.
不知道我想法可不可行

gkim · 发表于 2009-12-2 15:18:36

这我做过，cpld的门数不够用的，赶紧用fpga吧！

youxin2004 · 发表于 2010-1-4 23:13:18

拿个板凳慢慢等

liu_xf · 发表于 2010-1-6 17:03:44

16楼的思路很好，我在单片机上做的插补算法就是这样做的。

主轴（移动距离大的一轴）的脉冲频率就是插补时钟的频率。

想在CPLD上来做插补算法，用单片机读取G代码，再将G代码中的坐标值转换为脉冲数传给CPLD来实现插补

加减速控制在CPLD上似乎不是很好实现。

liu_xf · 发表于 2010-1-6 17:18:18

回复【4楼】HONY0411 小蜜蜂
CPLD脉冲发生器可以产生1～4路脉冲信号。脉冲是由上位机（IMB-PC机）通过RS232串行接口传送的命令数据来设定的。命令数据是接连不断传送的，每一组数据决定一段脉冲的频率、数量和方向。在一组数据执行期间，脉冲频率和方向是不变化的，下一组数据可以改变脉冲频率和方向，1楼的波形图是由5组数据产生的脉冲波形示意图。一组数据执行时间最快约10ms，每组脉冲所用时间并不一定相同。串口通讯波特率约定为38400 b/s 。
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“每一组数据决定一段脉冲的频率、数量和方向”

当下一组数据的方向发生变化时，要进行减速控制，
再执行到下一组时，要进行加速控制

semonpic · 发表于 2010-1-22 11:33:48

台湾在这行研究的比较早，可以去找些他们的硕博论文看看，会有很大帮助

HONY0411 · 发表于 2010-2-28 23:38:33

大家好！
许久没有来过，未想到有这么多人关心这个话题。
惭愧的是没有及时参加讨论和学习，高兴的是1楼的插补控制器，实际应用效果良好。
已经制作了4层核心板，基于STM32，除了2~3轴脉冲之外，还有CAN接口和RS232接口。
我会在近期，上传一些照片和开发应用体会。

HONY0411 · 发表于 2010-3-1 00:00:04

回复【16楼】semonpic
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你是在深圳吗，我也经常在深圳的。希望有机会交流。
刚开始试验时，是用CPLD+ARM的方案，
后来实际工程中，我是用STM32 制作的，没有使用CPLD和FPGA。

semonpic · 发表于 2010-3-1 09:19:36

回复【23楼】HONY0411 小蜜蜂
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我在深圳，有空交流一下。我的QQ是442999791

liu_xf · 发表于 2010-3-18 08:29:47

回复【23楼】HONY0411 小蜜蜂
回复【16楼】semonpic
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你是在深圳吗，我也经常在深圳的。希望有机会交流。
刚开始试验时，是用CPLD+ARM的方案，
后来实际工程中，我是用STM32 制作的，没有使用CPLD和FPGA。
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楼主是用的STM32（双核？）

插补算法是用的软件实现的吗

楼的的step最高可达多少

lsw0136 · 发表于 2010-3-18 10:07:31

mark

semonpic · 发表于 2010-3-18 15:35:54

有FPGA实现T型加速不难

hwdpaley · 发表于 2010-3-18 18:59:30

学习了，以后做参考

HONY0411 · 发表于 2010-3-18 23:15:53

回复【25楼】liu_xf
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是软件插补，基于STM32F103，8M晶振，更新周期10ms~2ms都可以。我现在用的最高脉冲频率在200k。可以实现高达500k

caobin52095 · 发表于 2010-3-19 10:57:12

软件插补最高脉冲频率在200k不会吧？？？

semonpic · 发表于 2010-3-19 11:05:23

回复【30楼】caobin52095
软件插补最高脉冲频率在200k不会吧？？？
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200K基本够用了吧

hjzz · 发表于 2010-4-5 15:18:55

漂过

sagetom · 发表于 2010-4-5 21:41:09

本人对运动控制感兴趣，
QQ:279379847

MCU678 · 发表于 2010-4-5 22:32:10

【楼主位】 HONY0411 小蜜蜂

积分：52
派别：
等级：------
来自：辽宁大连
1.数控运动控制原理
(1)将运动轨迹细分为每段0.5mm或1mm，无论是圆弧还是直线，都按直线(X,Y)来插补;
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请问【楼主】 HONY0411 小蜜蜂一个加工文件要多少M bit/8bit的存储器来保存，有多少M行G代码？

flybird2010 · 发表于 2010-4-5 23:32:02

板凳搬完了，拿个草墩坐着看吧

heshuaidd · 发表于 2010-4-8 22:50:06

每段0.5mm或1mm，的却圆弧太小精度问题要考虑了...
时间分割来粗插补，我用F2812来1ms中断粗插补（根据当前速度计算粗插补数据），所以每小段的长度相对较小（当然和速度成正比了），然后再用FPGA做DDA精插补，FPGA输出脉冲频率和粗插补数据大小成比例。最高能脉冲输出频率8MHz。现在基本调试完成了。

liu_xf · 发表于 2010-4-9 21:54:29

回复【29楼】HONY0411 小蜜蜂
回复【25楼】liu_xf
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是软件插补，基于STM32F103，8M晶振，更新周期10ms~2ms都可以。我现在用的最高脉冲频率在200k。可以实现高达500k
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怀疑，软件插补能有这么快

Mavis_zhong · 发表于 2012-6-1 14:37:38

楼主还在不？有问题请教？
请问您这个“软件插补，基于STM32F103，8M晶振，更新周期10ms~2ms都可以。我现在用的最高脉冲频率在200k。可以实现高达500k”是怎么实现的？
最近我正在使用STM32F103的一个芯片实现步进电机的插补控制，遇到一些问题想请教，可以加一下QQ吗？704958779

Elec_Ramble · 发表于 2012-9-3 20:23:42

看帖，期待楼主解答插补算法。。。

xxoo14 · 发表于 2012-11-17 14:08:51

HONY0411 发表于 2010-3-18 23:15
回复【25楼】liu_xf
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想和楼主交流一下，最近也在弄这个，Q378688780，注明一下

xxoo14 · 发表于 2012-11-19 09:50:13

HONY0411 发表于 2009-3-12 08:55
回复5楼，T形/S形加减速的实现确实是预先算好的。再通过控制时基频率实现（倍率）调速，还可以对预先计算的 ...

楼主能不能指导一下梯形和S形加减速算法！

wzhansen · 发表于 2012-11-19 13:23:54

插补有直线插补和圆弧插补两种
但是基本现在都是用硬插补完成！软件只是做轨迹规划

Tomas_Yung · 发表于 2012-11-19 19:21:30

fpga做最好！

芯天地 · 发表于 2014-9-5 21:12:18

研发了一款基于PCI的运动控制卡，省去了9052芯片，直接FPGA里面搞了一个PCI通信接口，并且大量的运动控制算法都集成在一块FPGA上。有整套方案贱卖包括软硬件跟PCB等，需要请联系我，2401547092。

用CPLD制作做雕刻机运动控制板 de 数控插补算法 (图)

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