多軸聯動硬插補數控專用芯片的研究與開發(fā).pdf

1、數控技術是伴隨著電子計算機的發(fā)展而發(fā)展起來的一種自動控制技術，是計算機技術與傳統機械學相結合并以機械學、電子學、計算機科學、控制科學四大學科為基礎的綜合性應用科學。當前，我國沿著經濟、高速、高精度和高度自動化等幾個方向發(fā)展數控技術；其中，發(fā)展經濟型數控系統是適合我國國情的重要策略。在現階段，大力發(fā)展經濟型數控系統是快速提高機床數控率，緩解數控人才培養(yǎng)壓力和改變數控技術教學實訓裝備不足困境的有效途徑。 本文在分析了我國經濟型數控系

2、統的發(fā)展現狀和主要構成方案的基礎上，針對近年來數控系統發(fā)展所出現的模塊化、嵌入式、可重構的新特點，提出了基于高性能嵌入式處理器（如ARM、Nios2）和低成本FPGA（如AlteraCyclone系列）的經濟型數控系統硬件構成方案，設計了新方案的系統體系結構，探討了軟件實現粗插補，由FPGA芯片實現多軸脈沖均勻分配，進而完成硬件精插補的二級插補策略。該方案與傳統方案相比，具有性價比高，可升級性和可擴展性好的突出優(yōu)點。 論文重點研

3、究了新方案中基于FPGA可重構平臺的多軸聯動硬精插補器的設計和實現。插補器完成了DDA插補算法的硬件實現，實現了多軸輸出脈沖均勻化和四軸聯動，并能作為自定義Avalon總線外設與通用嵌入式處理器實現FPGA的片上或片外連接。配置后的FPGA可以作為功能完整的多軸聯動硬插補芯片應用于數控系統、機器人控制等運動控制領域。 論文還給出了一個應用硬插補芯片實現三維雕刻機的經濟型簡易數控系統的實例。通過SoPC技術，利用Altera公司的