具有绝对码盘读取功能的多轴运动控制卡

摘要

本发明公开具有绝对码盘读取功能的多轴运动控制卡，包括八个功能模块，信息处理模块是运动控制卡的核心，接收其它模块的状态信息，执行相应的控制算法，对系统状态进行判断，输出控制信号。信息处理模块与其它七个功能模块相连。其余模块功能为：逻辑保护模块检测并判断系统的状态，确保系统运行的安全可靠；控制局域网模块用于多卡间的通信；数据交换模块用于运动控制卡与上位机实时通信；模拟量信号监视模块获取受控电机的速度及扭矩模拟信号；码盘信号读取模块获取受控电机的运动位置信息；位置控制脉冲宽度调制波信号发生模块输出位置控制信号；模拟控制量输出模块输出速度及扭矩的模拟控制信号。运动控制卡适用于多轴联动设备的控制。

主权项

一种具有绝对码盘读取功能的多轴运动控制卡，所述运动控制卡接收上位机的控制信息及伺服驱动器回馈的电机当前状态信息，运动控制卡对所述的这些信息进行处理，输出控制信号至伺服驱动器，其特征在于，所述运动控制卡包括：信息处理模块分别连接逻辑保护模块、控制局域网模块、数据交换模块、模拟量信号监视模块、码盘信号读取模块、位置控制脉冲宽度调制波信号发生模块和模拟控制量输出模块，所述信息处理模块负责对逻辑保护模块、控制局域网模块、数据交换模块、模拟量信号监视模块、码盘信号读取模块、位置控制脉冲宽度调制波信号发生模块和模拟控制量输出模块的信息进行处理，输出控制信号，其中：信息处理模块的输入端分别与模拟量信号监视模块的输出端、码盘信号读取模块的输出端连接，信息处理模块的输出端分别与模拟控制量输出模块、位置控制脉冲宽度调制波信号发生模块的输入端连接；信息处理模块通过码盘信号读取模块接收伺服驱动器回馈的受控电机运动位置的码盘值信息，同时，模拟量信号监视模块接收伺服驱动器回馈的受控电机速度及扭矩的模拟信号，并转换成速度及扭矩的数字信号，传送至信息处理模块，信息处理模块对受控电机运动位置的码盘值信息、速度及扭矩的数字信号进行处理，由信息处理模块的输出端输出速度、扭矩数字控制量至模拟控制量输出模块，输出位置控制方式下的位置控制量至位置控制脉冲宽度调制波信号发生模块；逻辑保护模块与信息处理模块连接，检测并判断系统的异常状态；控制局域网模块与信息处理模块连接，及多个多轴运动控制卡的控制局域网模块之间串联连接，实现多块运动控制卡间的通信；数据交换模块与上位机及信息处理模块连接，实现运动控制卡与上位机的实时通信；模拟量信号监视模块的输入端通过伺服驱动器读取受控电机的速度及扭矩模拟量信息，模拟量信号监视模块中的放大电路将伺服驱动器输出的速度及扭矩模拟量信号进行电平转换并输出转换后的电平信号， 模拟量信号监视模块中的模数转换器接收转换后的电平信号进行模数转换并输出速度及扭矩的数字信号至信息处理模块；码盘信号读取模块，由差分输入电路、正交编码脉冲电路、串行通信接口电路和事件管理器构成，其中：差分输入电路的输入端与伺服驱动器连接，接收伺服驱动器发出的正交脉冲信号，并将正交脉冲信号输出至正交编码脉冲电路、接收串行数据信息，并将串行数据信息输出至串行通信接口电路；事件管理器的计数器以正交编码电路接收的正交脉冲信号作为时钟源对脉冲计数，获取受控电机的相对位置信息；串行通信接口电路接收输入电路传来的串行数据，获取受控电机的绝对位置信息；当受控电机处于未动作状态时，通过接收伺服驱动器发出的串行数据来获知受控电机的绝对位置信息，当受控电机处于运行状态时，通过接收伺服驱动器发出的正交脉冲信号来获知相应的相对位置信息；运动控制卡能实时获知受控电机的绝对位置，读取绝对位置信息的功能使整个机构在运行的初始状态无需原点复归便能确知当前的位置信息；位置控制脉冲宽度调制波信号发生模块输入端与信息处理模块连接，位置控制脉冲宽度调制波信号发生模块接收信息处理模块的位置控制量，并输出位置控制脉冲宽度调制波至伺服驱动器；模拟控制量输出模块与信息处理模块连接，模拟控制量输出模块接收信息处理模块的数字控制信号，数字控制信号经数模转换器转换为模拟控制信号，输出速度及扭矩的模拟控制信号至伺服驱动器。