一种基于fpga的六轴工业机器人测速方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于FPGA的六轴工业机器人测速方法，该方法包括电机速度测量和多通道除法器的实现；电机速度测量采用改进的M法和T法综合的方法,避免了高速和低速临界速度的人为定义，提高了测度的测量精度；并且多通道除法器的实现采用了多通道除法器计算各轴速度，使得六轴工业机器人多轴共享一个除法器资源，在节约大量LE逻辑资源的同时，并不影响各轴间的独立性。
【专利说明】
一种基于FPGA的六轴工业机器人测速方法
技术领域
[0001]本发明属于工业机器人控制领域，具体涉及到一种基于FPGA的六轴工业机器人测速方法。
【背景技术】
[0002]提高速度测量精度是提高工业机器人控制精度的一个重要方向，传统的电机测速方法有M法和T法:M法是测量一定时间内脉冲的个数，也就是一定时间内电机旋转过的角度，从而得到角速度，当一定时间内脉冲个数越多时，测量的结果越精确，所以此方法适用于高速情况;T法是测量两个脉冲间的时间间隔，转速越高，时间间隔越小，转速越慢，时间间隔越长，所以此方法用于测量慢速情况;工业上一般综合M法和T法来提高电机测速精度，但是这种方法高速和低速的分界不是很明确，往往人为来定义临界速度值，给速度测量带来了极大地不便，并且也带来了测速误差。基于FPGA的六轴工业机器人，为了保证各轴间互不影响，提高轴间同步度，速度测量模块需要硬件描述语言例化产生;但是在速度计算中，需要用到六个除法器，除法器需要耗费大量的LE资源，这给有限LE资源的FPGA带来了巨大压力。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有技术的不足，提出了一种基于FPGA的六轴工业机器人测速方法，包括电机测速方法实现步骤和多通道除法器实现步骤两部分。
[0004]电机速度测量实现步骤包括:
[0005]步骤一:电机速度测量
[0006]①若在50us定时器内出现M个脉冲，M2 2，并且捕捉到第一个脉冲的上升沿到第M个脉冲的上升沿时间为T，则速度=M*脉冲当量/T;②若在50us定时器内出现的脉冲数M，M
<I，则继续等待;③若在50us定时器外出现两个脉冲，且捕捉到两个脉冲间的时间为TJlJ速度=脉冲当量/T;④若在50us定时器外出现一个脉冲或者零个脉冲，认为此时的速度为O;所述电机速度测量实现的①和③均出现了 1/T，若每个轴均使用一个除法器，需要耗费大量的LE资源，为了实现多轴逻辑共享同一除法器，可以采用时分复用的办法。又由于只需要计算速度，故除法器的被除数可以固定为一个常数；
[0007]除法器的逻辑直接调用FPGA编译器中现成的LPM_DIVIDE模块，多通道实现则是自行设计的定序器逻辑。
[0008]步骤二:多通道除法器的实现
[0009]当出现①和③的时候；
[0010]步骤1、用一个最大计数值为除法器流水线级数的循环自增计数器；
[0011]步骤2、当某个通道需要使用除法器时，首先将该通道的除数值存入暂存器中，然后将定序器中对应通道的标志位置为I;
[0012]步骤3、假如检测到定序器中所有通道的标志位为I的，就按照固定的优先级别顺序，将优先级最高通道的除数暂存器的值赋给除法器的除数，同时记录该时刻自增计数器的值，然后在计数器在接下来的一轮自增计数计到此数值时，依据分选器取出计算完的商。
[0013]与现有的技术相比，本发明的有益效果是:采用改进的M法和T法综合的方法，避免了高速和低速临界速度的人为定义，提高了测度的测量精度;并且采用了多通道除法器计算各轴速度，使得六轴工业机器人多轴共享一个除法器资源，在节约大量LE逻辑资源的同时，并不影响各轴间的独立性。
【附图说明】
[0014]图1是六通道复用除法器简化结构图
【具体实施方式】
[0015]一种基于FPGA的六轴工业机器人测速方法，包括电机测速方法实现步骤和多通道除法器实现步骤两部分。电机速度测量实现步骤包括:
[0016]步骤一:电机速度测量
[0017]①若在50us定时器内出现M个脉冲，M2 2，并且捕捉到第一个脉冲的上升沿到第M个脉冲的上升沿时间为T，则速度=M*脉冲当量/T;②若在50us定时器内出现的脉冲数M，M
<I，则继续等待;③若在50us定时器外出现两个脉冲，且捕捉到两个脉冲间的时间为TJlJ速度=脉冲当量/T;④若在50us定时器外出现一个脉冲或者零个脉冲，认为此时的速度为O;所述电机速度测量实现的①和③均出现了 1/T，若每个轴均使用一个除法器，需要耗费大量的LE资源，为了实现多轴逻辑共享同一除法器，可以采用时分复用的办法。又由于只需要计算速度，故除法器的被除数可以固定为一个常数;如图1所示；
[0018]除法器的逻辑直接调用FPGA编译器中现成的LPM_DIVIDE模块，多通道实现则是自行设计的定序器逻辑。
[0019]步骤二:多通道除法器的实现
[0020]当出现①和③的时候；
[0021 ]步骤1、用一个最大计数值为除法器流水线级数的循环自增计数器；
[0022]步骤2、当某个通道需要使用除法器时，首先将该通道的除数值存入暂存器中，然后将定序器中对应通道的标志位置为I;
[0023]步骤3、假如检测到定序器中所有通道的标志位为I的，就按照固定的优先级别顺序，将优先级最高通道的除数暂存器的值赋给除法器的除数，同时记录该时刻自增计数器的值，然后在计数器在接下来的一轮自增计数计到此数值时，依据分选器取出计算完的商。
【主权项】
1.一种基于FPGA的六轴工业机器人测速方法，其特征在于: 步骤一:电机速度测量 ①若在50us定时器内出现M个脉冲，M 2 2，并且捕捉到第一个脉冲的上升沿到第M个脉冲的上升沿时间为T，则速度=M*脉冲当量/T;②若在50us定时器内出现的脉冲数M，M< 1，则继续等待;③若在50us定时器外出现两个脉冲，且捕捉到两个脉冲间的时间为T，则速度=脉冲当量/T;④若在50us定时器外出现一个脉冲或者零个脉冲，认为此时的速度为O;步骤二:多通道除法器的实现当出现①和③的时候； 步骤1、用一个最大计数值为除法器流水线级数的循环自增计数器； 步骤2、当某个通道需要使用除法器时，首先将该通道的除数值存入暂存器中，然后将定序器中对应通道的标志位置为I; 步骤3、假如检测到定序器中所有通道的标志位为I的，就按照固定的优先级别顺序，将优先级最高通道的除数暂存器的值赋给除法器的除数，同时记录该时刻自增计数器的值，然后在计数器在接下来的一轮自增计数计到此数值时，依据分选器取出计算完的商。
【文档编号】B25J9/16GK105856228SQ201610290284
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】高明煜, 刘雷, 黄继业, 龚文科, 曾毓, 何志伟, 王协平
【申请人】杭州电子科技大学