专利名称：拓扑式网络控制多轴运动控制卡的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种拓扑式网络控制多轴运动控制卡,可广泛应用于各种机器人系统 和工业数控系统中。
背景技术：
多轴运动控制卡作为机器人控制系统的底层控制器，直接决定着机器人的性能:同时， 随着制造业的发展，中、大批量生产的趋势日益增强，生产任务、生产环境也日趋复杂， 这对数控技术的柔性和通用性提出了更高的要求随着网络技术、总线技术的发展，还要 求新一代控制系统具有灵活、标准、开放的网络功能。多数运动控制卡仅有运动控制功能，因此在控制机器人本体或数控设备运动时，还需 借助外部传感系统获取的信息，实现对所控设备的运动。如机器人避障等。虽然现在部分多轴运动控制卡具有网络控制功能，但其网络控制方式比较有限，如仅 支持串口通讯或CAN总线通讯等。系统异常时，如系统掉电情况下，不具备数据保存功能。部分多轴运动控制卡不能在噪音比较大，电磁干扰比较严重的环境下正常工作。 发明内容为了解决上述问题，本实用新型提供一种拓扑式网络控制多轴运动控制卡，通过核心 控制器实现对掉电、网络通信、传感器信息采集等的多方面管理。本实用新型提供了拓扑式网络控制多轴运动控制卡，其特征在于，所述控制卡进一步 包括电源单元，可编程逻辑器件单元，网络通讯单元，掉电数据保存单元，传感器信息 釆集单元，电机位置信息采集单元和核心控制器，所述核心控制器连接所述可编程逻辑器 件单元、网络通讯单元、掉电数据保存单元、传感器信息采集单元，所述核心控制器通过 数据总线、地址总线接收所述可编程逻辑器件输出的电机位置信号控制电机运动，并接收 所述传感器信息釆集单元输出的数字量或模拟量信号进行传感器信息融合与处理以及模 拟量信号转换,所述核心控制器接收所述网络通讯单元输出的运动控制信号进行运动控制处理，所述核心控制器分别将电机的运动信息、数据信息分别输出至所述网络通讯单元和 掉电数据保存单元。比较好的是.所述电源单元进一步包括四个分别为12V、 5V、 3.3V的电压转换芯片组 成，为所述核心控制器、可编程逻辑器件、传感器信息采集单元和电机位覽信息采集单元 提供工作电源。比较好的是，所述核心控制器由数字信号处理芯片、晶振电路和复位电路组成。 比较好的是，所述网络通讯单元包括CAN驱动芯片、以太网芯片和串口驱动芯片，所述三芯片分别前后串接一 光电隔离芯片组成，所述单元用于通过CAN总线或以太网或串口总线接收用户输出的运动控制信息，输出电机的运动信息至用户。比较好的是，所述掉电数据保存单元由电压监测模块和E2PR0M芯片组成。 采用上述结构的控制卡，具有基于总线型拓扑式网络结构的CAN总线、有线/无线以太网以及串口通讯功能，以及掉电数据保存和抗电磁干扰等功能。
下面，参照附图，对于熟悉本技术领域的人员而S，从对本实用新型的详细描述中， 本实用新型的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。 图1是本实用新型的结构框图 图2是本实用新型的电源单元的组成框图 图3是本实用新型的核心控制单元的组成框图； 图4是本实用新型中网络通讯单元的组成框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的拓扑式多轴运动控制卡主要由电源单元11、核心控制器 12、可编程逻辑器件单元13、网络通讯单元14、掉电数据保存单元15、传感器信息采集 单元16和电机位覽信息采集单元17组成。其中，图2是本实用新型的电源单元的组成框图。本实用新型的电源单元11由四个分别为12V、 5V、 3.3V的电压转换芯片111 114 组成，分别为核心控制器12、可编程逻辑器件13、传感器信息采集单元16和电机位置信 息采集单元17提供工作电源。图3给出了本实用新型的核心控制器单元的组成框图。
该核心控制器12由数字信号处理芯片121、晶振电路123和复位电路122组成，核 心控制器12主要用于对多轴运动控制卡和传感器信息采集单元16的控制。该模块接收电 源单元11输出的3.3V电压信号，通过数据总线、地址总线接收可编程逻辑器件13输出 的电机位置信号，进行电机运动控制；接收传感器信息采集单元16输出的数字量或模拟 量信号，进行传感器信息融合与处理接收AD基准源电路输出的2.5V电压信号，进行模 拟量信号转换接收网络通讯单元14输出的运动控制信号，进行运动控制处理；接收掉 电数据保存单元15输出的电压监控信号，进行掉电数据保存处理。将电机的运动信息输 出至网络通讯单元14;将核心控制器12中的数据信息输出至掉电数据保存单元15;将电 机的运动控制信息输出。可编程逻辑器件单元采用复杂可编程逻辑阵列器件组成，该单元主要用于对电机位置 信息的处理。该模块接收电机位置信息采集单元17输出的电机传感器信息，进行信息的处 理；接收电源单元11输出的3.3V电压。将处理后的电机位置信息输出至核心控制器。图4是本实用新型中网络通讯单元14的组成框图。该网络通讯单元14包括CAN驱动芯片141、以太网芯片142、串口驱动芯片143,该 三芯片分别前后串接一光电隔离芯片组成，该单元主要用于通过CAN总线或以太网或串口 总线接收用户输出的运动控制信息，输出电机的运动信息至用户。掉电数据保存单元15由电压监测模块和E2PR0M芯片组成,该单元主要用于监控3. 3V 输入电压，当系统掉电或电量不足时，可以实现核心控制器12数据信号的自动保存。本 单元接收核心控制器12输出的数据信号，输出电压监控芯片121的电压监控信号。传感器信息采集单元16由AD基准电路、光电隔离芯片组成，该单元主要用于采集外 部数字量、模拟量传感器信息。本单元接收外部数字量、模拟量输入的传感器信号接收 电源单元11输出的5V电压信号。输出数字量、模拟量传感器信号，2.5V基准电fl〖信号 至核心控制器单元，进行传感器信息融合与处理。电机位置信息采集单元17由光电隔离芯片组成。该单元主要用于采集电机位置信息。 本单元接收外部输入的电机位置信号；接收电源单元输出的5V， 3.3V电压信号。输出电 机位置信号至可编程逻辑器件单元。采用上述技术方案的控制卡，具备传感信息采集功能同时具备运动控制和数字量、 模拟量传感器信息采集功能。此外还具有基于总线型拓扑式网络结构的CAN总线、有线/ 无线以太网以及串口通讯功能。以及掉电数据保存和抗电磁干扰等功能。以上诸实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的 技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化，因
此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴应由各权利要求限定。
权利要求1、拓扑式网络控制多轴运动控制卡，其特征在于，所述控制卡进一步包括电源单元，可编程逻辑器件单元，网络通讯单元，掉电数据保存单元，传感器信息采集单元，电机位置信息采集单元和核心控制器，所述核心控制器连接所述可编程逻辑器件单元、网络通讯单元、掉电数据保存单元、传感器信息采集单元，所述核心控制器通过数据总线、地址总线接收所述可编程逻辑器件输出的电机位置信号控制电机运动，并接收所述传感器信息采集单元输出的数字量或模拟量信号进行传感器信息融合与处理以及模拟量信号转换，所述核心控制器接收所述网络通讯单元输出的运动控制信号进行运动控制处理，所述核心控制器接收所述掉电数据保存单元输出的电压监控信号进行掉电数据保存处理，所述核心控制器分别将电机的运动信息、数据信息分别输出至所述网络通讯单元和掉电数据保存单元。
2、 根据权利要求1所述的拓扑式网络控制多轴运动控制卡，其特征在于， 所述电源单元进一步包括四个分别为12V、 5V、 3.3V的电压转换芯片组成，为所述核心控制器、可编程逻辑器件、传感器信息采集单元和电机位置信息采集单元提供工作电源。
3、 根据权利要求2所述的拓扑式网络控制多轴运动控制卡，其特征在于， 所述核心控制器由数字信号处理芯片、晶振电路和复位电路组成。
4、 根据权利要求2或3所述的拓扑式网络控制多轴运动控制卡，其特征在于， 所述网络通讯单元包括CAN驱动芯片、以太网芯片和串口驱动芯片，所述三芯片分别前后串接-光电隔离芯片组成，所述单元用于通过CAN总线或以太网或串口总线接收用户 输出的运动控制信息，输出电机的运动信息至用户。
5、 根据权利要求4所述的拓扑式网络控制多轴运动控制卡，其特征在于， 所述掉电数据保存单元由电压监测模块和E2PR0M芯片组成。
专利摘要本实用新型公开了拓扑式网络控制多轴运动控制卡，包括可编程逻辑器件单元，网络通讯单元，掉电数据保存单元，传感器信息采集单元，电机位置信息采集单元和核心控制器，核心控制器连接可编程逻辑器件单元、网络通讯单元、掉电数据保存单元等，核心控制器通过数据总线、地址总线接收可编程逻辑器件输出的电机位置信号控制电机运动，并接收传感器信息采集单元输出的数字量或模拟量信号进行传感器信息融合与处理以及模拟量信号转换，核心控制器接收网络通讯单元输出的运动控制信号进行运动控制处理，核心控制器接收掉电数据保存单元输出的电压监控信号进行掉电数据保存处理，核心控制器分别将电机的运动信息、数据信息分别输出至网络通讯单元和掉电数据保存单元。
文档编号G05B19/05GK201054092SQ20072007125
公开日2008年4月30日 申请日期2007年6月19日 优先权日2007年6月19日
发明者余亚强, 王洪荣, 许春山, 伟 赵 申请人:上海英集斯自动化技术有限公司