基于fpga的三軸運動控制卡的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于數(shù)控技術領域，具體涉及一種基于FPGA的三軸運動控制卡。
【背景技術】
[0002]目前，在數(shù)控技術領域中，運動控制卡是實現(xiàn)運動控制技術的核心部件，它將預定的控制方案、規(guī)劃指令轉變?yōu)槠谕臋C械運動，實現(xiàn)對被控目標精度的位置控制、速度控制、加速度控制、轉矩或力的控制等。運動控制卡、工業(yè)PC、伺服驅動器和電機一起構成完整的運動控制單元。
[0003]但是傳統(tǒng)的運動控制單元往往采用單片機等處理器來實現(xiàn)，利用單片機作為控制核心，具有插補速度比較慢、1 口較少的缺點，限制了運動控制卡的硬件可分配地址；并且其邏輯電路復雜，成本高、時效性和穩(wěn)定性差。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是提供了一種實時性和穩(wěn)定性好、速率快、并且能夠滿足用戶對三軸伺服控制的基于FPGA的三軸運動控制卡。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種基于FPGA的三軸運動控制卡，包括FPGA模塊、與計算機PCI總線進行通訊的PCI接口模塊，該PCI接口模塊與所述FPGA模塊相連；所述FPGA模塊的兩輸入端還分別與脈沖信號接入電路、輸入信號接入電路相連，其兩路輸出端分別與三軸驅動模塊、輸出驅動電路相連。
[0006]進一步，所述脈沖信號接入電路包括:與脈沖信號相連的脈沖光耦隔離模塊；以及所述輸入信號接入電路包括:與輸入信號相連的輸入信號光親隔離模塊；所述脈沖光親隔離模塊、輸入信號光親隔離模塊的輸出端分別與FPGA模塊的兩輸入端相連。
[0007]進一步，所述PCI接口模塊還與主軸控制電路相連，所述主軸控制電路包括:與PCI接口模塊相連的數(shù)模轉換模塊、與該數(shù)模轉換模塊相連的模擬信號調(diào)理模塊、該模擬信號調(diào)理模塊與主軸的控制端相連。
[0008]進一步，所述輸出驅動電路包括:與所述FPGA模塊的一輸出端相連的輸出信號光親隔尚申旲塊。
[0009]進一步，所述PCI接口模塊還與數(shù)據(jù)存儲模塊相連。
[0010]進一步，所述FPGA模塊還連接有時鐘模塊。
[0011]本實用新型的有益效果是，本實用新型的基于FPGA的三軸運動控制卡，利用FPGA模塊的運算速度高、1接口豐富，插補速度快的優(yōu)點，能夠采集外部脈沖信號和輸入信號，以及通過PCI接口模塊獲得計算機的控制指令，以實現(xiàn)對數(shù)控主軸、X軸、Y軸、Z軸的控制；因此，本三軸運動控制卡具有可靠性好，運算快，拓展能力強的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0013]圖1是本實用新型的基于FPGA的三軸運動控制卡的原理框圖。
【具體實施方式】
[0014]現(xiàn)在結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關的構成。
[0015]如圖1所示，本實用新型提供了一種基于FPGA的三軸運動控制卡，包括FPGA模塊、與計算機PCI總線進行通訊的PCI接口模塊，該PCI接口模塊與所述FPGA模塊相連；所述FPGA模塊的兩輸入端還分別與脈沖信號接入電路、輸入信號接入電路相連，其兩路輸出端分別與三軸驅動模塊、輸出驅動電路相連。
[0016]其中，所述PCI接口模塊插入計算機的PCI插槽，以及所述PCI接口模塊采用但不限于型號為CH365的PCI接口芯片及其外圍電路構成。所述三軸驅動模塊例如但不限于采用芯片AM26LS31及其外圍電路構成。
[0017]進一步，所述脈沖信號接入電路包括:與脈沖信號相連的脈沖光耦隔離模塊；以及所述輸入信號接入電路包括:與輸入信號相連的輸入信號光親隔離模塊；所述脈沖光親隔離模塊、輸入信號光親隔離模塊的輸出端分別與FPGA模塊的兩輸入端相連。
[0018]進一步，所述輸出驅動電路包括:與所述FPGA模塊的一輸出端相連的輸出信號光親隔尚申旲塊。
[0019]其中，所述脈沖光親隔離模塊、輸入信號光親隔離模塊和輸出信號光親隔離模塊均采用光藕PC817。
[0020]進一步，所述PCI接口模塊還與主軸控制電路相連，所述主軸控制電路包括:與PCI接口模塊相連的數(shù)模轉換模塊、與該數(shù)模轉換模塊相連的模擬信號調(diào)理模塊、該模擬信號調(diào)理模塊與主軸相連的控制端相連。
[0021]進一步，所述PCI接口模塊還與數(shù)據(jù)存儲模塊相連，其中所述數(shù)據(jù)存儲模塊采用但不限于24C02。
[0022]進一步，所述FPGA模塊還連接有時鐘模塊，所述時鐘模塊由頻率為50M Hz的有源晶振及其外圍電路構成。
[0023]PCI接口模塊通過計算機的PCI總線進行數(shù)據(jù)通訊，該PCI接口模塊可以對數(shù)據(jù)存儲模塊進行數(shù)據(jù)交換從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲，PCI接口模塊控制數(shù)模轉換模塊產(chǎn)生模擬電壓，經(jīng)模擬信號調(diào)理模塊調(diào)整為O?1V的模擬信號輸出，該信號可用來控制數(shù)控系統(tǒng)的主軸轉速，PCI接口模塊與FPGA模塊進行數(shù)據(jù)交換；所述FPGA模塊可以讀取經(jīng)輸入信號光耦隔離模塊隔離的輸入信號，這些輸入信號可以是數(shù)控系統(tǒng)的開關信號和原點、零點、限位信號等；所述FPGA模塊還可以輸出一些控制信號，該控制信號例如但不限于包括控制數(shù)控系統(tǒng)的潤滑開啟、冷卻開啟、主軸開啟等動作信號，并且這些控制信號經(jīng)輸出信號光耦隔離模塊隔離后輸出。所述FPGA模塊還可以用來接收脈沖輸入信號(如手搖脈沖發(fā)生器、外部脈沖電路的信號)，這些脈沖輸入信號經(jīng)過脈沖光耦隔離模塊隔離后輸入至FPGA模塊，F(xiàn)PGA模塊接收到的這些脈沖輸入信號可以作為數(shù)控系統(tǒng)控制指令，如數(shù)控系統(tǒng)運動的精確位移或速度信號等；FPGA模塊經(jīng)內(nèi)部的插補邏輯產(chǎn)生運動控制脈沖信號(最高輸出頻率達50KHz)和方向控制信號，這兩種信號經(jīng)輸出三軸驅動模塊驅動后輸出，可以用來控制數(shù)控系統(tǒng)中的3個軸(X、Y、Z軸)的運動驅動電機。
[0024]此外時鐘模塊為FPGA模塊提供了穩(wěn)定可靠的時鐘，實現(xiàn)了實時性和穩(wěn)定性好的功能，速率快，并且能夠滿足用戶對三軸伺服控制的需要。
[0025]以上述依據(jù)本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關工作人員完全可以在不偏離本項實用新型技術思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項實用新型的技術性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【主權項】
1.一種基于FPGA的三軸運動控制卡，其特征在于，包括FPGA模塊、與計算機PCI總線進行通訊的PCI接口模塊，該PCI接口模塊與所述FPGA模塊相連； 所述FPGA模塊的兩輸入端還分別與脈沖信號接入電路、輸入信號接入電路相連，其兩路輸出端分別與三軸驅動模塊、輸出驅動電路相連。2.根據(jù)權利要求1所述的三軸運動控制卡，其特征在于，所述脈沖信號接入電路包括:與脈沖信號相連的脈沖光耦隔離模塊；以及 所述輸入信號接入電路包括:與輸入信號相連的輸入信號光耦隔離模塊； 所述脈沖光親隔離模塊、輸入信號光親隔離模塊的輸出端分別與FPGA模塊的兩輸入端相連。3.根據(jù)權利要求2所述的三軸運動控制卡，其特征在于，所述PCI接口模塊還與主軸控制電路相連，所述主軸控制電路包括:與PCI接口模塊相連的數(shù)模轉換模塊、與該數(shù)模轉換模塊相連的模擬信號調(diào)理模塊、該模擬信號調(diào)理模塊與主軸的控制端相連。4.根據(jù)權利要求3所述的三軸運動控制卡，其特征在于，所述輸出驅動電路包括:與所述FPGA模塊的一輸出端相連的輸出信號光耦隔離模塊。5.根據(jù)權利要求4所述的三軸運動控制卡，其特征在于， 所述PCI接口模塊還與數(shù)據(jù)存儲模塊相連。6.根據(jù)權利要求5所述的三軸運動控制卡，其特征在于，所述FPGA模塊還連接有時鐘模塊。
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于FPGA的三軸運動控制卡，包括FPGA模塊、與計算機PCI總線進行通訊的PCI接口模塊，該PCI接口模塊與所述FPGA模塊相連；所述FPGA模塊的兩輸入端還分別與脈沖信號接入電路、輸入信號接入電路相連，其兩路輸出端分別與三軸驅動模塊、輸出驅動電路相連；本實用新型的基于FPGA的三軸運動控制卡，利用FPGA模塊的運算速度高、IO接口豐富，插補速度快的優(yōu)點，能夠采集外部脈沖信號和輸入信號，以及通過PCI接口模塊獲得計算機的控制指令，以實現(xiàn)對數(shù)控主軸、X軸、Y軸、Z軸的控制；因此，本三軸運動控制卡具有可靠性好，運算快，拓展能力強的優(yōu)點。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號】CN204883258
【申請?zhí)枴緾N201520514549
【發(fā)明人】丁坤, 史中權, 張明銀, 李小軍
【申請人】常州市眾泰克自動化科技有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年7月15日