[发明专利]一种PC+DSP定时中断的数控插补系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种机电一体化的数控系统，具体涉及一种DSP运动控制卡作为主芯片和控制器的主体模块，PC机实时显示各相关信号的定时中断的数控插补系统。

背景技术

当前为了实现数控系统在硬、软件方面的开放性、移植性，一般对于开放性可移植式的系统的研究集中在工业PC机的硬、软件平台。工业PC机作为数控插补系统有很大局限性：

1.通用工业PC机的开放式数控系统不能很好地利用定时中断实现插补

通用PC机在数控加工时利用插补器实现硬插补和软插补，定时中断在数控系统中没有专门开发出来，也没有通过定时器实现脉冲(CP)+方向(DIR)的插补装置，定时中断在数控插补中的作用不大。

2.通用工业PC机的开放式数控系统不能很好地实时性和可靠性

通用PC机在运行时由于一些与数控加工无关的操作系统和用户程序占用了很大的系统资源，使得系统处理程序的速度减慢，干扰了系统对现场加工的及时响应，降低了系统对重要处理时间的处理速度，导致系统不稳定。

3.开放式工业PC机没有很好的搭建数控加工的平台

开放式的PC机具有开放式的特性，而不是针对数控加工的特点来定义的，开放式的PC机无论在硬件设计和操作系统环境上都没有对数控加工特殊性加以考虑，因此不能从根本上搭建数控加工平台。

4.通用工业PC机的数控系统成本过高

一台通用工业PC机在硬件和软件上，使用机床厂家提供的专用硬件和软件开发商提供的专用软件并配备专用的运动板卡，这样就使得数控系统的成本增加，用户的经济负担增加，不利于用户降低生产成本。

发明内容

本发明是为了克服上述不足，给出了一种PC+DSP定时中断的数控插补系统。

本发明的技术方案如下：

一种PC+DSP定时中断的数控插补系统，包括32位的ARM嵌入式微控制器模块、PC机、32位的DSP控制和插补模块，其中：

所述的插补系统与信号DIR/脉冲CP模块相连，信号DIR/脉冲CP模块相连与驱动系统相连，驱动系统与电机系统相连，电机系统与机床相连，完成定时中断插补；

所述的插补系统包括DSP芯片TMS2812芯片和定时中断系统，定时中断系统包括定时器T1、T2、T3；

所述的信号DIR/脉冲CP模块包括X轴、Y轴、Z轴信号DIR/脉冲CP；

所述的电机系统包括X轴、Y轴、Z轴伺服电机；

所述的驱动系统包括X轴、Y轴、Z轴驱动器；

所述的电机系统包括X轴、Y轴、Z轴伺服电机；

所述的该插补系统采用32位冯诺依曼结构的ARM微处理，实现系统管理、网络接口和G代码编译功能。

所述的插补系统采用USB连接PC机，PC机主要用来显示控制界面，调节各轴控制参数，实时显示各相关信号。同时，PC机发送采集来的信号，并接受PC机的启动、停止等指令以及各控制参数。

所述的插补系统插补器采用TI公司的具有卡佛结构的DSP芯片TMS2812芯片的定时器，实现定时中断高速时插补。

所述的插补系统要是以TMS320C543为核心控制，DSP是插补控制的主体模块，完成插补控制，控制定时器(T1、T2、T3)发送脉冲，通过定时器中断来调整插补轨迹，保证三个驱动轴(X轴、Y轴、Z轴)能同时到达预先的位置，实现三个轴的空间插补，达到高速高精度和快速准确的插补要求。

所述的该插补系统采用USB连接PC机，PC机主要用来显示控制界面，通过通信向PC机发送采集来的信号，并接受PC机的启动、停止等指令以及各控制参数。DSP是插补控制的主体模块，完成插补控制。DSP运动控制卡的I/O接口作为控制信号的输出通道，控制脉冲的发送通过定时器T1、T2、T3来完成脉冲控制。

插补器采用两级插补方案，第一步由处理器将加工对象的数据采集分成若干段，以进行粗插补，由硬件来完成插补；第二步采用DSP运动控制卡对粗插补输出的微小段量进行精插补，输出脉冲和方向信号进行控制，用软件完成插补。

定时器移动产生的位移量Δk由插补定时器寄存值D_pk决定，该寄存器中将产生一定的脉冲频率f_o，该脉冲频率决定伺服电机的运行，在一个插补周期内，坐标坐标轴的位移量正好等于Δk，中断查询三个轴的脉冲数，使x轴、y轴和z轴的脉冲坐标相等完成查询实现插补。