基于運動控制芯片AFD-X05的開放式五軸五聯動數控系統(tǒng)的應用

關鍵字：

AFD-X05 FPGA SOC 五軸五聯動 G代碼 運動控制器

摘要：

    運動控制芯片AFD-X05是基FPGA實現的芯片，能夠完成高速高的數控加工。其運動控制的穩(wěn)定性和可靠性要比DSP系統(tǒng)或基于DSP技術的運動控制芯片如MCX314等要高一個等級。五軸五聯動運動控制器支持大部分的G代碼、M代碼和宏指令，也具有可組配、模塊化和開放式等特點。特別是它支持五軸直線插補，可以用計算機編寫大型的五軸聯動復雜軟件，通過五軸五聯動運動控制器控制數控機床完成加工，促進國產中數控系統(tǒng)軟件水平的提高。本文介紹用它來快速開發(fā)一套五軸銑床數控系統(tǒng)。

一、引言

    當前，各種運動控制卡的二次開發(fā)的比較復雜。目前國內比較多的工程師都熟悉數控系統(tǒng)的G代碼，在ARM 32位單片機和國產運動控制芯片AFD-X05的基礎上，研制成的可執(zhí)行G代碼的五軸聯動運動控制器，使得二次開發(fā)變簡單了。應用這種支持五軸直線插補的高速高的運動控制器，再開發(fā)各種專用的數控系統(tǒng)，工程師們只需將精力放在大型的復雜的軟件開發(fā)上面，完全不需要去了解硬件。

二、G代碼五軸聯動運動控制器的硬件系統(tǒng)

    2.1 AFDX05運動控制芯片   

    云山數控研發(fā)的AFDX05運動控制芯片，支持任意2~5軸直線插補，任意2軸圓弧插補，多達6級的運動指令緩沖區(qū)，特別適合高速多線段或圓弧連續(xù)插補的運動控制，另外，還有反向間隙補償，速度控制，加減速控制，位置控制，通用輸入輸出口，8/16 位數據總線，中斷發(fā)生，硬件限位，軟件限位，緊急停止，暫停，編碼器信號輸入等功能，驅動脈沖頻率高達8MPPS、插補±5LSB。用于控制以脈沖序列方式輸入的伺服電機、步進電機。

    “中國芯”AFDX05，更加符合中國人的使用習慣?？梢钥刂谱疃?SPAN lang=EN-US>5軸的點位運動、連續(xù)軌跡運動、同步運動等應用。

    2.2 ARM 32位單片機

CPU為 S3C44B0X。32M Flash。脈沖方向差動輸出驅動。60路光耦隔離輸入42路集電極開路光耦隔離輸出或 36路光耦隔離輸入20路集電極開路光耦隔離輸出 。 5路步進/伺服電機脈沖光耦隔離輸出，頻率4MHz。32位邏輯位置和實際位置計數器。RS232通訊。硬件部分已模塊化，無需任何硬件知識即可開發(fā)。

三、G代碼五軸聯動運動控制器的軟件系統(tǒng)

3.1 支持的G代碼

3.2 支持的M代碼

3.3 宏指令編程

四、三軸銑床數控數控系統(tǒng)開發(fā)實例

4.1 參數初始化。

   以下參數，五個軸，每個軸的都有。

4.2 發(fā)送G代碼，控制機床工作。如：

G54

M03 X8

G0 G90 G17

G28

G00X-2.046Y59.111Z10.000

Z4.000

G01Z-1.000F300

G17

G02X1.245Y54.864I-54.422J-45.566K0.000F800

X2.203Y53.318I-15.407J-10.613K0.000

G00Z10.000

G91 G28 M09

五、小結。

基于該開放式五軸五聯動數控系統(tǒng)平臺做開發(fā)，只需要將G代碼傳送到這個平臺，可以快速開發(fā)出一套基于國際標準G代碼加工的專用數控系統(tǒng)。應用開發(fā)工程師在完全不需要了解硬件的情況下，集中精力做好特定的行業(yè)專用數控系統(tǒng)。降低數控系統(tǒng)的開發(fā)成本，促進數控機床的普及應用。

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