本發(fā)明涉及控制器，具體地，涉及一種多軸運(yùn)動(dòng)控制器。

背景技術(shù)：

多軸聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)和工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)都屬于多軸聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。多軸聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制器技術(shù)隨著電子技術(shù)和軟件技術(shù)的發(fā)展，近十年來(lái)發(fā)展迅速，不斷更新?lián)Q代。國(guó)外運(yùn)動(dòng)控制器技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到第六代——基于pc的運(yùn)動(dòng)控制器，而且基于該技術(shù)的產(chǎn)品已經(jīng)成為市場(chǎng)主流。

而我國(guó)對(duì)第六代pc運(yùn)動(dòng)控制器的研究才剛剛開始，仍有很多問(wèn)題等待研究和解決。如何對(duì)windows操作系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)性改造是pc運(yùn)動(dòng)控制器的主要技術(shù)難題，國(guó)內(nèi)對(duì)這個(gè)問(wèn)題還沒(méi)有進(jìn)行過(guò)詳盡的研究和分析，仍停留在初步概念探討階段，對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制器涉及到的算法也停留在理論探討，而缺乏和運(yùn)動(dòng)控制器的實(shí)際結(jié)合和實(shí)施。所以基于pc的運(yùn)動(dòng)控制器是一個(gè)值得研究的新課題，進(jìn)行這一研究將有助于縮短我國(guó)在該領(lǐng)域與國(guó)外的技術(shù)差距，推動(dòng)我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種多軸運(yùn)動(dòng)控制器。

根據(jù)本發(fā)明提供的多軸運(yùn)動(dòng)控制器，包括windows控制系統(tǒng)、核心控制卡、電機(jī)板和電機(jī)；

其中，所述windows控制系統(tǒng)包括用戶模塊、內(nèi)核模塊以及設(shè)備驅(qū)動(dòng)器；

所述用戶模塊連接所述內(nèi)核模塊；所述內(nèi)核模塊包括實(shí)時(shí)內(nèi)核；所述實(shí)時(shí)內(nèi)核包括任務(wù)控制器、運(yùn)動(dòng)控制器以及io控制器；所述用戶模塊設(shè)置有人機(jī)界面模塊；

所述人機(jī)界面模塊連接所述任務(wù)控制器，所述任務(wù)控制器通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器、io控制器分別連接設(shè)備驅(qū)動(dòng)器；

所述設(shè)備驅(qū)動(dòng)器依次通過(guò)核心控制卡、電機(jī)卡、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)。

優(yōu)選地，還包括第一通信模塊、第二通信模塊以及第三通信模塊；

其中，所述人機(jī)界面模塊與所述任務(wù)控制器之間通過(guò)第一通信模塊連接；

所述任務(wù)控制器和所述運(yùn)動(dòng)控制器之間通過(guò)第二通信模塊連接；

所述任務(wù)控制器和所述io控制器之間通過(guò)第三通信模塊連接。

優(yōu)選地，所述windows控制系統(tǒng)設(shè)置有多個(gè)pci接口；

所述設(shè)備驅(qū)動(dòng)器通過(guò)一pci接口與核心控制卡連接。

優(yōu)選地，所述核心控制卡包括fpga芯片；

所述fpga芯片依次通過(guò)電機(jī)卡、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)。

優(yōu)選地，還包括手持控制器、所述windows控制系統(tǒng)設(shè)置有hdmi接口、usb接口；

所述設(shè)備驅(qū)動(dòng)器通過(guò)hdmi接口、usb接口與手持控制器的輸入端口連接；所述手持控制器的輸出端口與核心控制卡的can接口連接。

優(yōu)選地，還包括ethercat接口；

所述windows控制系統(tǒng)通過(guò)所述ethercat接口與所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接。

優(yōu)選地，所述人機(jī)界面模塊與所述任務(wù)控制器之間、所述任務(wù)控制器和所述運(yùn)動(dòng)控制器之間以及所述任務(wù)控制器和所述io控制器之間內(nèi)存共享。

優(yōu)選地，所述核心控制卡設(shè)置有擴(kuò)展接口，所述核心控制卡通過(guò)所述擴(kuò)展接口與所述電機(jī)相連。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明設(shè)置有windows控制系統(tǒng)，能夠基于pc硬件實(shí)現(xiàn)，處理能力最快，軟件支持最為完善；

2、本發(fā)明擴(kuò)展核心控制卡以fpga芯片為核心，同時(shí)具備eiic擴(kuò)展接口、電機(jī)板專用擴(kuò)展接口和can接口，eiic擴(kuò)展接口連接擴(kuò)展io板，具有開關(guān)量和模擬量輸入輸出功能。

3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局合理，易于推廣。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

在本實(shí)施例中，本發(fā)明提供的多軸運(yùn)動(dòng)控制器，包括windows控制系統(tǒng)、核心控制卡、電機(jī)板和電機(jī)；

其中，所述windows控制系統(tǒng)包括用戶模塊、內(nèi)核模塊以及設(shè)備驅(qū)動(dòng)器；

所述用戶模塊連接所述內(nèi)核模塊；所述內(nèi)核模塊包括實(shí)時(shí)內(nèi)核；所述實(shí)時(shí)內(nèi)核包括任務(wù)控制器、運(yùn)動(dòng)控制器以及io控制器；所述用戶模塊設(shè)置有人機(jī)界面模塊；

所述人機(jī)界面模塊連接所述任務(wù)控制器，所述任務(wù)控制器通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器、io控制器分別連接設(shè)備驅(qū)動(dòng)器；

所述設(shè)備驅(qū)動(dòng)器依次通過(guò)核心控制卡、電機(jī)卡、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)。

本發(fā)明提供的多軸運(yùn)動(dòng)控制器，還包括第一通信模塊、第二通信模塊以及第三通信模塊；

其中，所述人機(jī)界面模塊與所述任務(wù)控制器之間通過(guò)第一通信模塊連接；

所述任務(wù)控制器和所述運(yùn)動(dòng)控制器之間通過(guò)第二通信模塊連接；

所述任務(wù)控制器和所述io控制器之間通過(guò)第三通信模塊連接。

所述windows控制系統(tǒng)設(shè)置有多個(gè)pci接口；所述設(shè)備驅(qū)動(dòng)器通過(guò)一pci接口與核心控制卡連接。

所述核心控制卡包括fpga芯片；

所述fpga芯片依次通過(guò)電機(jī)卡、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)。

本發(fā)明提供的多軸運(yùn)動(dòng)控制器，還包括手持控制器、所述windows控制系統(tǒng)設(shè)置有hdmi接口、usb接口；

所述設(shè)備驅(qū)動(dòng)器通過(guò)hdmi接口、usb接口與手持控制器的輸入端口連接；所述手持控制器的輸出端口與核心控制卡的can接口連接。

本發(fā)明提供的多軸運(yùn)動(dòng)控制器，還包括ethercat接口；所述windows控制系統(tǒng)通過(guò)所述ethercat接口與所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接。

所述人機(jī)界面模塊與所述任務(wù)控制器之間、所述任務(wù)控制器和所述運(yùn)動(dòng)控制器之間以及所述任務(wù)控制器和所述io控制器之間內(nèi)存共享。

所述核心控制卡設(shè)置有擴(kuò)展接口，所述核心控制卡通過(guò)所述擴(kuò)展接口與所述電機(jī)相 連。

用戶軟件和實(shí)時(shí)內(nèi)核通過(guò)共享內(nèi)存的方式進(jìn)行信息交互，具體信息交互規(guī)則封裝到通信函數(shù)ads1.dll里面，用戶程序和實(shí)時(shí)內(nèi)核只要調(diào)用封裝好的通信函數(shù)即可。第一通信模塊、第二通信模塊以及第三通信模塊均設(shè)置有通信函數(shù)ads1.dll。

實(shí)時(shí)內(nèi)核每100us運(yùn)行一次，每次運(yùn)行短于50us,這樣實(shí)時(shí)內(nèi)核占用cpu資源的50％左右。任務(wù)控制器內(nèi)部有時(shí)間控制機(jī)制，使一個(gè)周期的運(yùn)行時(shí)間小于15us。運(yùn)動(dòng)控制器每周期執(zhí)行一次細(xì)分插補(bǔ)(50us時(shí)間的脈沖數(shù)據(jù))，運(yùn)算量比較固定，所以執(zhí)行時(shí)間比較固定。io控制器每周期更新一次外部設(shè)備的輸入輸出信息，所以執(zhí)行時(shí)間比較固定。這樣實(shí)時(shí)內(nèi)核以固定的周期100us進(jìn)入，然后順序運(yùn)行一次任務(wù)控制器、運(yùn)動(dòng)控制器和io控制器。運(yùn)動(dòng)控制器和io控制器可以調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序，從而達(dá)到對(duì)外部設(shè)備的控制。例如：調(diào)用網(wǎng)卡的ethercat驅(qū)動(dòng)，則可以通過(guò)該總線對(duì)伺服電機(jī)和支持該總線的設(shè)備進(jìn)行控制。

擴(kuò)展核心控制卡采用pci接口，該卡一方面的功能是提供高精度中斷時(shí)鐘，另一方面控制電機(jī)和io口。該擴(kuò)展核心控制卡以fpga芯片為核心，同時(shí)具備eiic擴(kuò)展接口、電機(jī)板專用擴(kuò)展接口和can接口。eiic擴(kuò)展接口連接擴(kuò)展io板，具有開關(guān)量和模擬量輸入輸出功能。自定義電機(jī)專用擴(kuò)展接口與電機(jī)板連接，電機(jī)板具備與六路電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接能力。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。