專利名稱：一種多軸控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字控制領(lǐng)域，尤其涉及一種多軸控制器。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，多軸控制器包括基于PC機(jī)的多軸運(yùn)動控制卡，基于單 片機(jī)(尤其是DSP芯片技術(shù))的多軸運(yùn)動控制器，基于可編程控制器的脈沖輸出功能和通 過擴(kuò)展運(yùn)動控制模塊的多軸控制系統(tǒng)。 其中，基于PC機(jī)的多軸運(yùn)動控制器以及基于單片機(jī)的多軸運(yùn)動控制器均可以實(shí) 現(xiàn)較復(fù)雜的運(yùn)動控制，如插補(bǔ)、螺旋線等運(yùn)動控制，但對設(shè)計(jì)者的軟、硬件設(shè)計(jì)水平要求較 高，且系統(tǒng)比較龐大，成本高。 基于可編程控制器的多軸控制器，利用可編程控制器輸出的高速脈沖信號計(jì)數(shù)實(shí) 現(xiàn)多軸的控制，在目前已知的技術(shù)中最多只能控制四軸，若想控制更多的運(yùn)動軸，則必須擴(kuò) 展運(yùn)動控制模塊，這樣導(dǎo)致成本較高。 授權(quán)公告號為CN200976104Y，實(shí)用新型名稱為"一種多軸控制器"的專利提供了一 種多軸控制器，包括可編程控制器，電源，其中，該多軸控制器還包括分路電路，可編程控 制器通過分路電路與受控單元相連，可編程控制器通過分路電路將其產(chǎn)生的高速脈沖信號 對受控單元進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)多軸控制，但是被控制的運(yùn)動軸實(shí)際上只能分時工作，多個 運(yùn)動軸并不能同時工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種既可以控制多個運(yùn)動軸同時工作，也可以控制 多個運(yùn)動軸分時工作的多軸控制器。 本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種多軸控制器，包括 多個彼此獨(dú)立的脈沖計(jì)數(shù)模塊組成的脈沖計(jì)數(shù)模塊組； 每個脈沖計(jì)數(shù)模塊的輸入端接收脈沖信號，輸出端連接一個運(yùn)動軸； 所述脈沖計(jì)數(shù)模塊組根據(jù)所述多個脈沖計(jì)數(shù)模塊的脈沖計(jì)數(shù)結(jié)果控制多個運(yùn)動
軸同時或者分時工作。 本發(fā)明實(shí)施例提供的多軸控制器采用多個脈沖計(jì)數(shù)模塊進(jìn)行計(jì)數(shù)，每個脈沖計(jì)數(shù) 模塊控制一個運(yùn)動軸的運(yùn)動，根據(jù)多個脈沖計(jì)數(shù)模塊輸出的結(jié)果既可以控制多個運(yùn)動軸同 時工作，也可以控制多個運(yùn)動軸分時工作。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的多軸控制器的結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的多軸控制器中電源的電路圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的多軸控制器中可編程控制器的電路圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的多軸控制器中脈沖計(jì)數(shù)模塊的結(jié)構(gòu)3
圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的多軸控制器中脈沖計(jì)數(shù)模塊的電路圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。 本發(fā)明實(shí)施例提供的多軸控制器采用多個脈沖計(jì)數(shù)模塊進(jìn)行計(jì)數(shù)，每個脈沖計(jì)數(shù) 模塊控制一個運(yùn)動軸的運(yùn)動，可以同時開啟多個脈沖計(jì)數(shù)模塊，控制多個運(yùn)動軸同時工作， 也可以分時開啟脈沖計(jì)數(shù)模塊，控制多個運(yùn)動軸分時工作。 圖l示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的多軸控制器的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與 本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下 多軸控制器包括由多個彼此獨(dú)立的脈沖計(jì)數(shù)模塊，例如脈沖計(jì)數(shù)板，多個脈沖計(jì)
數(shù)模塊1、2......n組成的脈沖計(jì)數(shù)模塊組13，脈沖計(jì)數(shù)模塊組13中每個脈沖計(jì)數(shù)模塊的
輸入端接收脈沖信號，進(jìn)行計(jì)數(shù)。脈沖計(jì)數(shù)模塊組13中每個脈沖計(jì)數(shù)模塊的輸出端各與一
個運(yùn)動軸連接，實(shí)現(xiàn)對多個運(yùn)動軸的控制。在本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)多個脈沖計(jì)數(shù)模塊輸出
的結(jié)果既可以控制多個運(yùn)動軸同時工作，也可以控制多個運(yùn)動軸分時工作。 在本發(fā)明實(shí)施例中，多軸控制器還可以包括電源ll，與脈沖計(jì)數(shù)模塊組13連接，
為脈沖計(jì)數(shù)模塊組13中的多個脈沖計(jì)數(shù)模塊分別提供工作電壓。在具體實(shí)現(xiàn)中，電源11
可以與多軸控制器集成在一起，作為多軸控制器的一個組成部分，也可以作為一個獨(dú)立的
器件與多軸控制器連接。 作為本發(fā)明的一個實(shí)施例，電源11為直流開關(guān)電源，具體電路如圖2所示，主要輸 出兩組獨(dú)立的直流電源+5V， MGND以及+24V, FGND。 在本發(fā)明實(shí)施例中，多軸控制器還可以包括脈沖信號發(fā)生器12，連接脈沖計(jì)數(shù)模 塊組13，輸出脈沖信號給脈沖計(jì)數(shù)模塊組13。在具體實(shí)現(xiàn)中，脈沖信號發(fā)生器12可以與多 軸控制器集成在一起，作為多軸控制器的一個組成部分，也可以作為一個獨(dú)立的器件與多 軸控制器連接。 作為本發(fā)明的一個實(shí)施例，脈沖信號發(fā)生器12可以采用可編程控制器，輸出脈沖 信號給脈沖計(jì)數(shù)模塊組13，利用可編程控制器強(qiáng)大的邏輯、順序等控制功能，可以提高系統(tǒng) 的穩(wěn)定性，簡化系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，降低成本。 在本發(fā)明實(shí)施例中，脈沖計(jì)數(shù)模塊組13中脈沖計(jì)數(shù)模塊的個數(shù)決定運(yùn)動軸的個 數(shù)，即一個脈沖計(jì)數(shù)模塊可以實(shí)現(xiàn)一個運(yùn)動軸的控制，多個脈沖計(jì)數(shù)模塊可以實(shí)現(xiàn)多個運(yùn) 動軸的控制，具體數(shù)量視情況而定。 作為本發(fā)明的一個實(shí)施例，如果運(yùn)動軸的個數(shù)很多，超出了脈沖信號發(fā)生器12輸 出的脈沖信號的負(fù)載能力，則可以在脈沖信號發(fā)生器12與脈沖計(jì)數(shù)模塊組13之間增加一 個放大電路，將脈沖信號發(fā)生器12輸出的脈沖信號放大后輸出，從而實(shí)現(xiàn)無限個運(yùn)動軸的 位置控制。同時，若脈沖信號發(fā)生器12采用可編程控制器實(shí)現(xiàn)，不僅可以實(shí)現(xiàn)位置控制功 能，還可以實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制等自動控制功能，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，簡化系統(tǒng)的硬件 設(shè)計(jì)，降低成本。 可編程控制器為現(xiàn)有技術(shù)中普遍使用的應(yīng)用于工業(yè)自動化系統(tǒng)中的程序控制器，具有高速脈沖輸出功能，具體的電路如圖3所示。C0M0接地MGND， COM2、 COM3、 COM4、 C0M5
均接地FGND， Y0為脈沖信號輸出端，通過Y0IN1、 Y0IN2、 Y0IN3......YOINn分別連接一個
脈沖計(jì)數(shù)模塊，而YIO、 Yll端分別輸出控制信號Y10和Yll以控制運(yùn)動軸的運(yùn)轉(zhuǎn)以及停止 運(yùn)動軸的運(yùn)轉(zhuǎn)。 脈沖計(jì)數(shù)模塊的電路結(jié)構(gòu)如圖4所示，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例 相關(guān)的部分。 脈沖計(jì)數(shù)模塊包括計(jì)數(shù)比較電路131、預(yù)置電路132以及輸入輸出接口電路133。 計(jì)數(shù)比較電路131根據(jù)脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)以及比較運(yùn)算，預(yù)置電路132與計(jì)數(shù)比較電路131 連接，用于預(yù)置計(jì)數(shù)脈沖，輸入輸出接口電路133與計(jì)數(shù)比較電路131連接，控制計(jì)數(shù)比較 電路131的開啟，并將計(jì)數(shù)比較電路131比較運(yùn)算后的結(jié)果輸出以實(shí)現(xiàn)多軸的控制。
圖5示出了脈沖計(jì)數(shù)模塊的電路結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例 相關(guān)的部分。 以可編程控制器作為脈沖發(fā)生器為例，脈沖信號Y0—路通過Y0IN1端輸入至計(jì)數(shù) 比較電路131，計(jì)數(shù)比較電路131為由IC5A、 IC5B、 IC4A、 IC4D、 IC10A、 IC7A、 IC8A、 IC6A等 組成個位的十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路，當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖到達(dá)十個時，IC10A輸出一個上升沿的脈沖信號經(jīng) 過IC11C反向后輸入至由IC5B、 IC6C、 IC4C、 IC4F、 IC10B、 IC6C、 IC7C、 IC8C等組成的十位 的十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路，同理可得，十位上的計(jì)數(shù)脈沖達(dá)到十個時會輸出一信號至百位的十進(jìn) 制計(jì)數(shù)電路，依次類推。預(yù)置電路132中的撥碼開關(guān)SW1進(jìn)行計(jì)數(shù)脈沖個數(shù)的個位數(shù)預(yù)置， SW1的8、4、2、1腳分別與IC1的15、13、12、10腳連接，還與由電阻R1、R2、R3、R4組成的上 拉電路連接。同理，由預(yù)置電路132中的撥碼開關(guān)SW2以及電阻R11、R12、R13、R14組成的 電路完成十位數(shù)上的脈沖個數(shù)預(yù)置，由預(yù)置電路132中的撥碼開關(guān)SW3以及電阻R21、R22、 R23、 R24組成的電路完成百位數(shù)上的脈沖個數(shù)預(yù)置。 IC1是一種帶預(yù)置功能的比較IC，當(dāng)預(yù)置信號與IC5A輸出的信號一致時，IC1的 6腳輸出一高電平信號至IC15B，同理可得，當(dāng)IC2、 IC3在預(yù)置信號與IC5B、 IC12A輸出信 號一致時分別輸出一高電平信號至IC15B，經(jīng)由IC15B、 IC11A、 IC16B組成的邏輯電路進(jìn)行 邏輯運(yùn)算后輸出一信號使IC17A的輸出狀態(tài)發(fā)生改變，IC17A的輸出信號分別送至IC6A、 IC6C、 IC11D，完成計(jì)數(shù)電路的清零為下一次計(jì)數(shù)做準(zhǔn)備，同時輸出一信號給輸入輸出接口 電路133中的光藕IC20，光藕IC20導(dǎo)通，封鎖了軸控制器的使能端，使運(yùn)動軸停止運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí) 現(xiàn)第一軸的位置控制功能。 同理，脈沖信號Y0另一路通過第二個脈沖計(jì)數(shù)模塊Y0IN2端，可以實(shí)現(xiàn)第二軸的
位置控制功能，依次類推，可以實(shí)現(xiàn)第三軸、第四軸......第n軸的位置控制功能，具體原
理如上所述，不再贅述。通過多個脈沖計(jì)數(shù)模塊輸出的結(jié)果既可以控制多個運(yùn)動軸同時工 作，也可以控制多個運(yùn)動軸分時工作。 考慮到脈沖信號輸出端YO的輸出能力，如果運(yùn)動軸的個數(shù)很多，超出了脈沖信號 發(fā)生器12輸出的脈沖信號的負(fù)載能力，則需要在脈沖信號發(fā)生器12與脈沖計(jì)數(shù)模塊組13 之間增加一個放大電路，將脈沖信號發(fā)生器12輸出的脈沖信號放大后輸出，從而實(shí)現(xiàn)無限 個運(yùn)動軸的位置控制。 輸入輸出接口電路133主要完成脈沖計(jì)數(shù)模塊計(jì)數(shù)功能的啟動和停止，并在定位 完成時輸出一信號給步進(jìn)或伺服驅(qū)動器，停止控制運(yùn)動軸的運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)只需要控制一個運(yùn)動軸時，由可編程控制器的Y10端輸出一控制信號，使光藕IC18導(dǎo)通，輸出信號給計(jì)數(shù)比較電
路131啟動脈沖計(jì)數(shù)，同時解除步進(jìn)或伺服驅(qū)動器的封鎖，使驅(qū)動使能。當(dāng)出現(xiàn)異常或需要
停止運(yùn)動軸的運(yùn)轉(zhuǎn)時，由可編程控制器的Yll端輸出一控制信號，使光藕IC19導(dǎo)通，從而使
計(jì)數(shù)比較電路131輸出狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，輸出一信號封鎖驅(qū)動器使能端。 作為本發(fā)明的一個實(shí)施例，光藕IC18、IC19可以為TLP181或TLP521，還可以是單
通道或多通道，主要用于電路隔離提高系統(tǒng)的抗干擾性能。 在本發(fā)明實(shí)施例中，多軸控制器采用多個脈沖計(jì)數(shù)模塊進(jìn)行計(jì)數(shù)，每個脈沖計(jì)數(shù) 模塊控制一個運(yùn)動軸的運(yùn)動，根據(jù)多個脈沖計(jì)數(shù)模塊輸出的結(jié)果控制多個運(yùn)動軸同時或者 分時工作。同時，采用可編程控制器輸出脈沖信號，利用可編程控制器強(qiáng)大的邏輯、順序等 控制功能，可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，簡化系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，降低成本。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種多軸控制器，其特征在于，所述多軸控制器包括多個彼此獨(dú)立的脈沖計(jì)數(shù)模塊組成的脈沖計(jì)數(shù)模塊組；每個脈沖計(jì)數(shù)模塊的輸入端接收脈沖信號，輸出端連接一個運(yùn)動軸；所述脈沖計(jì)數(shù)模塊組根據(jù)所述多個脈沖計(jì)數(shù)模塊的脈沖計(jì)數(shù)結(jié)果控制多個運(yùn)動軸同時或者分時工作。
2. 如權(quán)利要求1所述的多軸控制器，其特征在于，所述多軸控制器還包括 脈沖信號發(fā)生器，與所述脈沖計(jì)數(shù)模塊組連接，產(chǎn)生多路脈沖信號，輸出給所述脈沖計(jì)數(shù)模塊組。
3. 如權(quán)利要求2所述的多軸控制器，其特征在于，所述脈沖信號發(fā)生器為可編程控制器。
4. 如權(quán)利要求1所述的多軸控制器，其特征在于，所述多軸控制器還包括 電源，與所述脈沖計(jì)數(shù)模塊組連接，向所述脈沖計(jì)數(shù)模塊組提供工作電壓。
5. 如權(quán)利要求1所述的多軸控制器，其特征在于，所述多軸控制器還包括 放大電路，與所述脈沖計(jì)數(shù)模塊組連接，將脈沖信號放大后輸出給所述脈沖計(jì)數(shù)模塊組。
6. 如權(quán)利要求1所述的多軸控制器，其特征在于，所述脈沖計(jì)數(shù)模塊包括 計(jì)數(shù)比較電路，根據(jù)所述脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)以及比較運(yùn)算； 預(yù)置電路，與所述計(jì)數(shù)比較電路連接，用于預(yù)置計(jì)數(shù)脈沖；以及輸入輸出接口電路，與所述計(jì)數(shù)比較電路連接，控制所述計(jì)數(shù)比較電路的開啟，并將所 述計(jì)數(shù)比較電路比較運(yùn)算后的結(jié)果輸出。
7. 如權(quán)利要求6所述的多軸控制器，其特征在于，所述計(jì)數(shù)比較電路為十進(jìn)制計(jì)數(shù)比 較電路。
全文摘要
本發(fā)明適用于數(shù)字控制領(lǐng)域，提供了一種多軸控制器，包括多個彼此獨(dú)立的脈沖計(jì)數(shù)模塊組成的脈沖計(jì)數(shù)模塊組；每個脈沖計(jì)數(shù)模塊的輸入端接收脈沖信號，輸出端連接一個運(yùn)動軸；所述脈沖計(jì)數(shù)模塊組根據(jù)所述多個脈沖計(jì)數(shù)模塊的脈沖計(jì)數(shù)結(jié)果控制多個運(yùn)動軸同時或者分時工作。本發(fā)明實(shí)施例提供的多軸控制器采用多個脈沖計(jì)數(shù)模塊進(jìn)行計(jì)數(shù)，每個脈沖計(jì)數(shù)模塊控制一個運(yùn)動軸的運(yùn)動，根據(jù)多個脈沖計(jì)數(shù)模塊輸出的結(jié)果既可以控制多個運(yùn)動軸同時工作，也可以控制多個運(yùn)動軸分時工作。
文檔編號G05B19/414GK101727094SQ200810217200
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者賀靜 申請人:比亞迪股份有限公司