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一种分层重构的NURBS曲线插补器，采用FPGA芯片和IP核技术，其特征在于：包括有物理层、数据层和应用层，所述的物理层由微处理器、中断管理、定时器、PLB总线、串口IP核、IP接口、接口控制模块、手动模式模块、精插补模块和反馈信号测量模块组成，通过PLB总线连接物理层中各模块，微处理器通过局部总线与片外SRAM进行数据交换，通过PLB总线读取外部FLASH的插补器算法程序到内部执行，所述的接口控制模块包括串接的PCI 核和主机访问控制模块， 所述的PCI 核由FPGA制造商提供，通过PCI接口与数控控制器通信；主机访问控制模块根据用户的需要选择对应的PCI接口或USB接口，向主机访问缓冲区写入加工命令和NURBS曲线参数，手动模式模块接收外部手脉和急停信号；所述的数据层包括有主机访问缓冲区和插补反馈寄存器组，所述的主机访问缓冲区含有插补命令寄存器组和NURBS曲线参数存储区，通过所述的插补命令寄存器组设定数控系统加工参数，含有保存插补周期的插补周期寄存器、保存最大进给速度的进给速率寄存器、保存数控系统允许的最大加速度的加速度寄存器、保存数控系统允许的最大加加速度的加加速度寄存器和保存NURBS曲线插补允许的弦高误差最大值的弦高误差寄存器，主机访问缓冲区为双口RAM，一端通过接口控制模块与外部数控控制器连接，另一端通过总线转换接口与PLB总线连接；所述的插补反馈寄存器组含有X轴、Y轴、Z轴和U轴误差寄存器， 通过X轴误差寄存器存储当前插补曲线段倒数第二个插补周期的X轴位移误差，供插补表格更新控制模块读取；通过Y轴误差寄存器存储当前插补曲线段倒数第二个插补周期的Y轴位移误差，供插补表格更新控制模块读取；通过Z轴误差寄存器存储当前插补曲线段倒数第二个插补周期的Z轴位移误差，供插补表格更新控制模块读取；通过U轴误差寄存器存储当前插补曲线段倒数第二个插补周期的U轴位移误差，供插补表格更新控制模块读取，插补反馈寄存器组存储各轴位移误差，为反馈信号测量模块的内部寄存器，通过IP接口与PLB总线连接；所述的应用层包括有人机接口模块和粗插补模块，人机接口模块通过PLB总线与串口IP核连接，接收外部数控控制器写入的配置信息；所述的粗插补模块含有系数矩阵生成模块、前瞻插补模块和插补表格更新控制模块，通过系数矩阵生成模块接收主机访问缓冲区的NURBS曲线参数，计算系数矩阵并存储；通过前瞻插补模块接收主机访问缓冲区的NURBS曲线参数和加工参数，调用系数矩阵，根据设定的弦高误差，计算下一插补点坐标值，生成前瞻插补表格，输出至插补表格更新控制模块；插补表格更新控制模块接收前瞻插补模块的插补表格和反馈信号测量模块的反馈值，根据加速度和加加速度的限制条件，更新插补表格，输出至精插补模块，粗插补模块通过PLB总线与精插补模块连接，精插补模块输出各轴插补信号到伺服驱动器。 |
