一种四轴运动控制器控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种四轴运动控制器控制方法,步骤包括控制器设计PC-104接口，利用所述接口分别进行总线地址译码、数据和命令锁存、中断及复位；控制器分别控制通用寄存模块和专用寄存器存储经过光电隔离模块处理的光电隔离信号；当控制目标移动时，差动接收模块采集的动作信号经过倍频辩向滤波模块输送至位置捕获寄存器和位置反馈信号计数器；控制器结合步骤二和步骤三收集的信号，经过处理产生控制信号发送至控制输出寄存器，控制输出寄存器的输出分别经过串/并行数据转换、D/A数据转换后，输入至同步控制电路，进行四轴运动控制器的运动控制。本发明数据处理速度更快，传输速率更高，功能更加全面，更好的完成目前【技术领域】所需要的功能。
【专利说明】 一种四轴运动控制器控制方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种四轴运动控制器控制方法，涉及移动通讯设备的探测检测【技术领域】。
【背景技术】
[0002]作为运动控制的核心部件，运动控制器普遍采用16位或32位微控制器，其灵活的系统集成方式和高速的指令执行速度提高了运动控制性能、改善了控制系统的精度、增强了系统构成的灵活性。如DeltaTau公司的PMAC系列、MEI公司的XMP系列的产品，均采用了高速数据信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)技术，一般可以控制I?8个轴。这些基于PC机总线的运行控制器，虽然因采用高性能微处理器在信息处理速度方面有较大的提高，并在实际应用中提供了灵活的接口，但在使用以及系统集成的时候，仍然有很多不便，如价格比较高、应用非常复杂等。并且在结构上是封闭的，只能针对某一类型的应用，控制策略单一，很难同时满足控制系统在多种应用场合中的要求，实际定制应用。
[0003]过去，受计算机处理能力的限制，高性能的运动控制技术需要在板处理器如单片机或DSP上实现，一般PC机中的微处理器很难同时完成如轨迹插补运算和伺服控制运算等任务。目前PC机微处理器已经采用了更先进的工艺技术，信息处理能力明显提高，可以满足高速实时运动控制的要求，硬件支持能力大在增强，并且PC机良好的软件开发环境使构造开放式运动控制平台成为功可能。本文提出了一种不采用在板处理器而以PC机微处理器为控制核心的开放式四轴运动控制器，该运动控制器采用ALTERA公司的复杂可编程门阵列(CPLD)EPF6016实现硬件管理功能，硬件的功能可以通过软件配置，而应用层的功能如运动轨迹规则和伺服控制等均由PC机完成。
[0004]专利号为CN2733432，专利名称为一种四轴运动控制器控制方法，该专利指出了现有的技术的问题，性能指标较低、同时现有技术采用专用的运动控制芯片，成本高，该专利针对这些问题进行了相应的解决，但是该专利只是从外观上解决了一些简单的细节问题，仍然不能满足高速实时控制的要求。
[0005]专利号为CN1519672A，专利名称为嵌入式多轴运动控制器，该专利指出了现有技术的数据传输速率低、接口通用性差，传输距离有限，成本高等问题，该专利针对这些问题做出了改进，但改进后的专利功能仍然不够全面，虽然该专利提高了处理速度，但其功能有限，不能在多需求的情况下完成复杂的功能。
[0006]综上所述，如何设计一个功能全面、数据处理速度快，传输速率高，并且成本低的四轴运动控制器已成为目前急需解决的问题。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是:针对现有技术的缺陷，提供一种基于四轴运动控制器的控制方法，充分设计信号处理所需要的存储器和处理模块，将所有的功能进行划分，不同的模块针对不同的性能进行工作，独立运行，数据处理速度更快，传输速率更高，功能更加全面，虽然增加了功能，但并没有增加成本，更好的完成目前【技术领域】所需要的功能。
[0008]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种四轴运动控制器控制方法，所述控制方法基于的硬件构架包括控制器、通用寄存器、专用寄存器、位置捕获寄存器、位置反馈信号计数器、信号处理模块、光电隔离模块、倍频辩向滤波模块、差动接收模块、同步控制电路、控制输出寄存器、并行/串行数据转换器、D/A转换器、A/D转换器、信号调理模块；
控制方法的具体步骤包括:
步骤一、控制器设计PC-104接口，利用所述接口分别进行总线地址译码、数据和命令锁存、中断及复位；
步骤二、控制器分别控制通用寄存模块和专用寄存器存储经过光电隔离模块处理的光电隔离信号；
步骤三、当控制目标移动时，差动接收模块采集的动作信号经过倍频辩向滤波模块输送至位置捕获寄存器和位置反馈信号计数器；
步骤四、控制器结合步骤二和步骤三收集的信号，经过处理产生控制信号发送至控制输出寄存器，控制输出寄存器的输出分别经过串/并行数据转换、D/A数据转换后，输入至同步控制电路，进行四轴运动控制器的运动控制。
[0009]作为本发明的进一步优化方案，系统构架中还设置看门狗电路、复位看门狗电路，所述复位看门狗电路分别与控制器、看门狗电路相连，以实现加密保护功能。
[0010]作为本发明的进一步优化方案，系统构架中还设置可编程定时器，所述可编程控制器与控制器相连，以实现逻辑编程功能。
[0011]作为本发明的进一步优化方案，系统构架中还设置中断控制器，所述中断控制器分别与控制器、可编程定时器相连。
[0012]作为本发明的进一步优化方案，控制器采用ISA-AT总线接口。
[0013]本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:本发明制成的产品成本低廉、结构简单、使用方便、灵敏度高。可以隐蔽而又有效的检测周围环境内的手机使用动态。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明的具体电路结构连接示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0016]本【技术领域】技术人员可以理解的是，本发明中涉及到的相关模块及其实现的功能是在改进后的硬件及其构成的装置、器件或系统上搭载现有技术中常规的计算机软件程序或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或有关协议进行改进。例如，改进后的计算机硬件系统依然可以通过装载现有的软件操作系统来实现该硬件系统的特定功能。因此，可以理解的是，本发明的创新之处在于对现有技术中硬件模块的改进及其连接组合关系，而非仅仅是对硬件模块中为实现有关功能而搭载的软件或协议的改进。
[0017]本【技术领域】技术人员可以理解的是，本发明中提到的相关模块是用于执行本申请中所述操作、方法、流程中的步骤、措施、方案中的一项或多项的硬件设备。所述硬件设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以采用通用计算机中的已知设备或已知的其他硬件设备。所述通用计算机有存储在其内的程序选择性地激活或重构。
[0018]本【技术领域】技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
[0019]本【技术领域】技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0020]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
本发明的电路模块连接示意图如图1所示，四轴运动控制器的具体结构包括控制器、通用寄存器、专用寄存器、位置捕获寄存器、位置反馈信号计数器、信号处理模块、光电隔离模块、倍频辩向滤波模块、差动接收模块、同步控制电路、控制输出寄存器、并行/串行数据转换器、D/A转换器、A/D转换器、信号调理模块；其中，所述控制器分别与通用寄存器、专用寄存器、位置捕获寄存器、位置反馈信号计数器、控制输出寄存器、A/D转换器相连；所述通用寄存器、专用寄存器均与信号处理模块相连，所述信号处理模块还与光电隔离模块相连；所述专用寄存器还与位置捕获寄存器相连；所述位置捕获寄存器还与位置反馈信号计数器相连；所述位置反馈信号计数器分别与倍频辩向滤波模块、同步控制电路相连；所述倍频辩向滤波模块还与差动接收模块相连；所述同步控制电路还与并行/串行数据转换器相连；所述并行/串行数据转换器分别与控制输出寄存器、D/A转换器相连；所述A/D转换器还与信号调理模块相连。
[0021]所述四轴运动控制器的控制方法包括如下步骤:
步骤一、控制器设计PC-104接口，利用所述接口分别进行总线地址译码、数据和命令锁存、中断及复位；
步骤二、控制器分别控制通用寄存模块和专用寄存器存储经过光电隔离模块处理的光电隔离信号；
步骤三、当控制目标移动时，差动接收模块采集的动作信号经过倍频辩向滤波模块输送至位置捕获寄存器和位置反馈信号计数器；
步骤四、控制器结合步骤二和步骤三收集的信号，经过处理产生控制信号发送至控制输出寄存器，控制输出寄存器的输出分别经过串/并行数据转换、D/A数据转换后，输入至同步控制电路，进行四轴运动控制器的运动控制。
[0022]本专利可以通过外部的EEPROM或者控制器实现在线配置，能使设计者在设计初期以及设计测试过程中做出灵活的修改，同时也可以通过在线重新配置来改变其内部功倉泛。
[0023]控制器采用ISA-AT总线接口，数据总线宽度为16位，接口功能包括总线地址译码、数据和命令锁存、中断及复位等功能。
[0024]高性能的运动控制器应采用分辨率高的D/A转换器，为了保证模拟量控制信号的精度，并考虑到模拟量信号在线上传输引起的漂移和电压降落，运动控制器和伺服驱动器之间的模拟控制接口信号至少应有12为以上的精度。本文中的运动控制器采用了低成本、小封装体积的双16位串行输入D/A转换器AD1866，构成双极性电压输出法昂视。
[0025]运动控制的所有的I/O信号均采用光电隔离处理，考虑到I/O开关信号可能产生的信号抖动现象，对每一路I/o信号都进行了相应的数字滤波处理以消除噪声信号。所有的I/o信号除个别信号具有独特的功能外，都是开放的，可以根据I/O信号除个别信号具有独特功能外，都是开放的。
[0026]对于一些控制场合，需要监测或控制外部状态量的变化，运动控制器也设计了相应的单端或差动式模拟量反馈输入通道。
[0027]作为本发明的进一步优化方案，还包括看门狗电路、复位看门狗电路，所述复位看门狗电路分别与控制器、看门狗电路。
[0028]作为本发明的进一步优化方案，还包括可编程定时器，所述可编程控制器与控制器相连。
[0029]作为本发明的进一步优化方案，还包括中断控制器，所述中断控制器分别与控制器、可编程定时器相连。
[0030]作为本发明的进一步优化方案，控制器采用ISA-AT总线接口。
[0031]上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种四轴运动控制器控制方法，其特征在于，所述控制方法基于的硬件构架包括控制器、通用寄存器、专用寄存器、位置捕获寄存器、位置反馈信号计数器、信号处理模块、光电隔离模块、倍频辩向滤波模块、差动接收模块、同步控制电路、控制输出寄存器、并行/串行数据转换器、D/A转换器、A/D转换器、信号调理模块； 控制方法的具体步骤包括: 步骤一、控制器设计PC-104接口，利用所述接口分别进行总线地址译码、数据和命令锁存、中断及复位； 步骤二、控制器分别控制通用寄存模块和专用寄存器存储经过光电隔离模块处理的光电隔离信号； 步骤三、当控制目标移动时，差动接收模块采集的动作信号经过倍频辩向滤波模块输送至位置捕获寄存器和位置反馈信号计数器； 步骤四、控制器结合步骤二和步骤三收集的信号，经过处理产生控制信号发送至控制输出寄存器，控制输出寄存器的输出分别经过串/并行数据转换、D/A数据转换后，输入至同步控制电路，进行四轴运动控制器的运动控制。
2.如权利要求1所述的一种四轴运动控制器控制方法，其特征在于:系统构架中还设置看门狗电路、复位看门狗电路，所述复位看门狗电路分别与控制器、看门狗电路相连，以实现加S保护功能。
3.如权利要求1所述的一种四轴运动控制器控制方法，其特征在于:系统构架中还设置可编程定时器，所述可编程控制器与控制器相连，以实现逻辑编程功能。
4.如权利要求3所述的一种四轴运动控制器控制方法，其特征在于:系统构架中还设置中断控制器，所述中断控制器分别与控制器、可编程定时器相连。
5.如权利要求1所述的一种四轴运动控制器控制方法，其特征在于:控制器采用ISA-AT总线接口。
【文档编号】G05B19/042GK104375439SQ201410577655
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】徐花, 张静雅 申请人:苏州德鲁森自动化系统有限公司