柔性材料切割機器人智能數(shù)字控制器及實現(xiàn)方法與流程

本發(fā)明涉及智能數(shù)字控制器領(lǐng)域，尤其涉及一種網(wǎng)絡(luò)型的多核協(xié)同工作的柔性材料切割機器人智能數(shù)字控制器及其實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的柔性材料切割機器人一般采用脈沖式運動控制器，接線復(fù)雜，效率低，設(shè)備故障率高，維護成本高。此外，針對不同驅(qū)動器、模擬量、io接口板，又有不同的接口類型，從而導(dǎo)致了控制系統(tǒng)兼容性和穩(wěn)定性差。隨著生產(chǎn)要求的不斷提升，生產(chǎn)效率和加工精度的提高，控制軸數(shù)不斷增加，而現(xiàn)有的數(shù)字控制器只能通過增加擴展卡來實現(xiàn)軸數(shù)增加，硬件和軟件修改的工作量大，故需設(shè)計一種網(wǎng)絡(luò)型數(shù)字控制器，易擴展，穩(wěn)定性好，同時保證高數(shù)據(jù)傳輸速率和準(zhǔn)確率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種網(wǎng)絡(luò)型的多核協(xié)同工作的柔性材料切割機器人智能數(shù)字控制器及實現(xiàn)方法。

本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：

柔性材料切割機器人智能數(shù)字控制器，該控制器為網(wǎng)絡(luò)型的多核協(xié)同工作的智能數(shù)字控制器，包括：arm芯片、伺服驅(qū)動器總線通信模塊和cpld模塊；所述

arm芯片，內(nèi)置有cortex-m0和cortex-m4兩個處理器核，并外接閃存、sd卡、sram及以太網(wǎng)物理層收發(fā)器_2；所述cortex-m0根據(jù)圖形編號將sd卡中對應(yīng)的圖形讀取到sram_1中，并向中斷控制器發(fā)出圖形數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒中斷請求，中斷請求被響應(yīng)后由cortex-m4讀入圖形數(shù)據(jù)并對圖形進行插補計算；

伺服驅(qū)動器總線通信模塊，用于接收插補計算結(jié)果，并將計算結(jié)果通過數(shù)據(jù)發(fā)送端口傳送到對應(yīng)地址編號的伺服驅(qū)動器的數(shù)據(jù)輸入端；

cpld模塊；用于讀取機床的原點、終點及限位信號，并將讀取的信號的值存放在所述sram_1指定的共享空間。

柔性材料切割機器人智能數(shù)字控制器的實現(xiàn)方法，該方法是基于網(wǎng)絡(luò)型的多核協(xié)同工作的智能數(shù)字控制器實現(xiàn)，所述方法包括：

cortex-m0根據(jù)圖形編號將sd卡中對應(yīng)的圖形讀取到sram_1中，并向中斷控制器發(fā)出圖形數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒中斷請求；

通過cortex-m4讀入圖形數(shù)據(jù)并對圖形進行插補計算，并由數(shù)據(jù)總線將計算結(jié)果發(fā)送到伺服驅(qū)動器總線通信模塊；

由數(shù)據(jù)發(fā)送端口將插補計算結(jié)果傳送到對應(yīng)地址編號的伺服驅(qū)動器的數(shù)據(jù)輸入端。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一個或多個實施例可以具有如下優(yōu)點：

控制器通過網(wǎng)線與各伺服驅(qū)動器連接，各驅(qū)動器之間通過網(wǎng)線串接，連接線少、干擾、數(shù)據(jù)通訊速度快，出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失概率極小，比脈沖控制方式更容易實現(xiàn)伺服系統(tǒng)的高速、高精度、協(xié)同控制。

附圖說明

圖1是柔性材料切割機器人智能數(shù)字控制器原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是智能數(shù)字控制器核間中斷實現(xiàn)原理結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述。

如圖1所示，為切割機器人智能數(shù)字控制器結(jié)構(gòu)，所述控制器為網(wǎng)絡(luò)型的多核協(xié)同工作的智能數(shù)字控制器，包括：arm芯片、伺服驅(qū)動器總線通信模塊和cpld模塊；所述

arm芯片，內(nèi)置有cortex-m0和cortex-m4兩個處理器核，并外接閃存、sd卡、sram及以太網(wǎng)物理層收發(fā)器_2；所述cortex-m0根據(jù)圖形編號將sd卡中對應(yīng)的圖形讀取到sram_1中，并向中斷控制器發(fā)出圖形數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒中斷請求，中斷請求被響應(yīng)后由cortex-m4讀入圖形數(shù)據(jù)并對圖形進行插補計算；

伺服驅(qū)動器總線通信模塊，用于接收插補計算結(jié)果，并將計算結(jié)果通過數(shù)據(jù)發(fā)送端口傳送到對應(yīng)地址編號的伺服驅(qū)動器的數(shù)據(jù)輸入端；

cpld模塊；用于讀取機床的原點、終點及限位信號，并將讀取的信號的值存放在所述sram_1指定的共享空間。

上述arm芯片采用lpc4357；所述cortex-m0為主控制核，cortex-m4用于插補運動控制，所述sram包括有兩片。

上述cortex-m0和cortex-m4之間通過共享內(nèi)存方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，并采用核間中斷的方式進行協(xié)同工作；所述核間中斷由中斷控制器控制。

上述伺服驅(qū)動器總線通信模塊包括以太網(wǎng)物理層收發(fā)器_1和rtex總線通信協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片，所述rtex總線通信協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片通過地址總線和數(shù)據(jù)總線與所述arm芯片連接。

上述arm芯片通過11根地址線、32根數(shù)據(jù)線和rtex總線通信協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片連接。

上述cpld模塊還用于輸入/輸出端口擴展，并通過16根地址總線和16根數(shù)據(jù)總線與所述arm芯片連接。

上述arm芯片還通過以太網(wǎng)物理層收發(fā)器_2與外部以太網(wǎng)連接。

上述伺服驅(qū)動器總線通信模塊還包括脈沖電壓轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)接收端口和數(shù)據(jù)發(fā)送端口；

所述脈沖電壓轉(zhuǎn)換器與所述以太網(wǎng)物理層收發(fā)器_1互連，并與以太網(wǎng)物理層收發(fā)器_1實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換；

所述數(shù)據(jù)接收端口和數(shù)據(jù)發(fā)送端口分別與所述脈沖電壓轉(zhuǎn)換器連接。

所述以太網(wǎng)物理層收發(fā)器_1采用dp83848vvvbi芯片；所述脈沖電壓轉(zhuǎn)換器采用tla-6t118lf系轉(zhuǎn)換器。

本實施例還公開了一種柔性材料切割機器人智能數(shù)字控制器的實現(xiàn)方法，該方法是基于網(wǎng)絡(luò)型的多核協(xié)同工作的智能數(shù)字控制器實現(xiàn)，所述方法包括：

cortex-m0根據(jù)圖形編號將sd卡中對應(yīng)的圖形讀取到sram_1中，并向中斷控制器發(fā)出圖形數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒中斷請求；通過cortex-m4讀入圖形數(shù)據(jù)并對圖形進行插補計算，并由數(shù)據(jù)總線將計算結(jié)果發(fā)送到伺服驅(qū)動器總線通信模塊；由數(shù)據(jù)發(fā)送端口將插補計算結(jié)果傳送到對應(yīng)地址編號的伺服驅(qū)動器的數(shù)據(jù)輸入端。

所述cortex-m4讀入圖形數(shù)據(jù)并對圖形進行插補計算，來完成插補運動控制，在所述插補運動過程中：cortex-m0通過cpld模塊讀取機床的原點、終點及限位信號，并將讀取的信號的值存放在sram_1指定的共享空間，在信號值為真時，cortex-m0會發(fā)出相應(yīng)中斷請求，中斷被響應(yīng)后cortex-m4根據(jù)信號值暫停插補運動，直到信號狀態(tài)值恢復(fù)原值才繼續(xù)插補運動。

cortex-m4和cortex-m0之間數(shù)據(jù)交換的流程按照向中斷控制器發(fā)出中斷請求、在sram_1中存放要交換的數(shù)據(jù)、中斷請求響應(yīng)、讀取sram_1中存放要交換的數(shù)據(jù)、釋放中斷使用權(quán)限(如圖2所示)。

雖然本發(fā)明所揭露的實施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種柔性材料切割機器人智能數(shù)字控制器及實現(xiàn)方法，所述控制器為網(wǎng)絡(luò)型的多核協(xié)同工作的智能數(shù)字控制器，包括：ARM芯片、伺服驅(qū)動器總線通信模塊和CPLD模塊；所述ARM芯片，內(nèi)置有Cortex?M0和Cortex?M4兩個處理器核，并外接閃存、SD卡、SRAM及以太網(wǎng)物理層收發(fā)器_2；所述Cortex?M0根據(jù)圖形編號將SD卡中對應(yīng)的圖形讀取到SRAM_1中，并向中斷控制器發(fā)出圖形數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒中斷請求，中斷請求被響應(yīng)后由Cortex?M4讀入圖形數(shù)據(jù)并對圖形進行插補計算；伺服驅(qū)動器總線通信模塊，用于接收插補計算結(jié)果，并將計算結(jié)果通過數(shù)據(jù)發(fā)送端口傳送到對應(yīng)地址編號的伺服驅(qū)動器的數(shù)據(jù)輸入端；CPLD模塊；用于讀取機床的原點、終點及限位信號，并將讀取的信號的值存放在所述SRAM_1指定的共享空間。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧耀華;江秀平;劉夏麗
受保護的技術(shù)使用者：佛山世科智能技術(shù)有限公司;廣東工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.20
技術(shù)公布日：2017.09.05