柔性材料切割机器人智能数字控制器及实现方法与流程

本发明涉及智能数字控制器领域，尤其涉及一种网络型的多核协同工作的柔性材料切割机器人智能数字控制器及其实现方法。

背景技术：

现有的柔性材料切割机器人一般采用脉冲式运动控制器，接线复杂，效率低，设备故障率高，维护成本高。此外，针对不同驱动器、模拟量、io接口板，又有不同的接口类型，从而导致了控制系统兼容性和稳定性差。随着生产要求的不断提升，生产效率和加工精度的提高，控制轴数不断增加，而现有的数字控制器只能通过增加扩展卡来实现轴数增加，硬件和软件修改的工作量大，故需设计一种网络型数字控制器，易扩展，稳定性好，同时保证高数据传输速率和准确率。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种网络型的多核协同工作的柔性材料切割机器人智能数字控制器及实现方法。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

柔性材料切割机器人智能数字控制器，该控制器为网络型的多核协同工作的智能数字控制器，包括：arm芯片、伺服驱动器总线通信模块和cpld模块；所述

arm芯片，内置有cortex-m0和cortex-m4两个处理器核，并外接闪存、sd卡、sram及以太网物理层收发器_2；所述cortex-m0根据图形编号将sd卡中对应的图形读取到sram_1中，并向中断控制器发出图形数据准备就绪中断请求，中断请求被响应后由cortex-m4读入图形数据并对图形进行插补计算；

伺服驱动器总线通信模块，用于接收插补计算结果，并将计算结果通过数据发送端口传送到对应地址编号的伺服驱动器的数据输入端；

cpld模块；用于读取机床的原点、终点及限位信号，并将读取的信号的值存放在所述sram_1指定的共享空间。

柔性材料切割机器人智能数字控制器的实现方法，该方法是基于网络型的多核协同工作的智能数字控制器实现，所述方法包括：

cortex-m0根据图形编号将sd卡中对应的图形读取到sram_1中，并向中断控制器发出图形数据准备就绪中断请求；

通过cortex-m4读入图形数据并对图形进行插补计算，并由数据总线将计算结果发送到伺服驱动器总线通信模块；

由数据发送端口将插补计算结果传送到对应地址编号的伺服驱动器的数据输入端。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

控制器通过网线与各伺服驱动器连接，各驱动器之间通过网线串接，连接线少、干扰、数据通讯速度快，出现数据丢失概率极小，比脉冲控制方式更容易实现伺服系统的高速、高精度、协同控制。

附图说明

图1是柔性材料切割机器人智能数字控制器原理结构示意图；

图2是智能数字控制器核间中断实现原理结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。

如图1所示，为切割机器人智能数字控制器结构，所述控制器为网络型的多核协同工作的智能数字控制器，包括：arm芯片、伺服驱动器总线通信模块和cpld模块；所述

arm芯片，内置有cortex-m0和cortex-m4两个处理器核，并外接闪存、sd卡、sram及以太网物理层收发器_2；所述cortex-m0根据图形编号将sd卡中对应的图形读取到sram_1中，并向中断控制器发出图形数据准备就绪中断请求，中断请求被响应后由cortex-m4读入图形数据并对图形进行插补计算；

伺服驱动器总线通信模块，用于接收插补计算结果，并将计算结果通过数据发送端口传送到对应地址编号的伺服驱动器的数据输入端；

cpld模块；用于读取机床的原点、终点及限位信号，并将读取的信号的值存放在所述sram_1指定的共享空间。

上述arm芯片采用lpc4357；所述cortex-m0为主控制核，cortex-m4用于插补运动控制，所述sram包括有两片。

上述cortex-m0和cortex-m4之间通过共享内存方式实现数据交换，并采用核间中断的方式进行协同工作；所述核间中断由中断控制器控制。

上述伺服驱动器总线通信模块包括以太网物理层收发器_1和rtex总线通信协议转换芯片，所述rtex总线通信协议转换芯片通过地址总线和数据总线与所述arm芯片连接。

上述arm芯片通过11根地址线、32根数据线和rtex总线通信协议转换芯片连接。

上述cpld模块还用于输入/输出端口扩展，并通过16根地址总线和16根数据总线与所述arm芯片连接。

上述arm芯片还通过以太网物理层收发器_2与外部以太网连接。

上述伺服驱动器总线通信模块还包括脉冲电压转换器、数据接收端口和数据发送端口；

所述脉冲电压转换器与所述以太网物理层收发器_1互连，并与以太网物理层收发器_1实现电平转换；

所述数据接收端口和数据发送端口分别与所述脉冲电压转换器连接。

所述以太网物理层收发器_1采用dp83848vvvbi芯片；所述脉冲电压转换器采用tla-6t118lf系转换器。

本实施例还公开了一种柔性材料切割机器人智能数字控制器的实现方法，该方法是基于网络型的多核协同工作的智能数字控制器实现，所述方法包括：

cortex-m0根据图形编号将sd卡中对应的图形读取到sram_1中，并向中断控制器发出图形数据准备就绪中断请求；通过cortex-m4读入图形数据并对图形进行插补计算，并由数据总线将计算结果发送到伺服驱动器总线通信模块；由数据发送端口将插补计算结果传送到对应地址编号的伺服驱动器的数据输入端。

所述cortex-m4读入图形数据并对图形进行插补计算，来完成插补运动控制，在所述插补运动过程中：cortex-m0通过cpld模块读取机床的原点、终点及限位信号，并将读取的信号的值存放在sram_1指定的共享空间，在信号值为真时，cortex-m0会发出相应中断请求，中断被响应后cortex-m4根据信号值暂停插补运动，直到信号状态值恢复原值才继续插补运动。

cortex-m4和cortex-m0之间数据交换的流程按照向中断控制器发出中断请求、在sram_1中存放要交换的数据、中断请求响应、读取sram_1中存放要交换的数据、释放中断使用权限(如图2所示)。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种柔性材料切割机器人智能数字控制器及实现方法，所述控制器为网络型的多核协同工作的智能数字控制器，包括：ARM芯片、伺服驱动器总线通信模块和CPLD模块；所述ARM芯片，内置有Cortex‑M0和Cortex‑M4两个处理器核，并外接闪存、SD卡、SRAM及以太网物理层收发器_2；所述Cortex‑M0根据图形编号将SD卡中对应的图形读取到SRAM_1中，并向中断控制器发出图形数据准备就绪中断请求，中断请求被响应后由Cortex‑M4读入图形数据并对图形进行插补计算；伺服驱动器总线通信模块，用于接收插补计算结果，并将计算结果通过数据发送端口传送到对应地址编号的伺服驱动器的数据输入端；CPLD模块；用于读取机床的原点、终点及限位信号，并将读取的信号的值存放在所述SRAM_1指定的共享空间。

技术研发人员：邓耀华;江秀平;刘夏丽
受保护的技术使用者：佛山世科智能技术有限公司;广东工业大学
技术研发日：2017.06.20
技术公布日：2017.09.05