一种多轴联动控制器的制作方法

本实用新型涉及电工电子技术领域，特别涉及一种多轴联动控制器。

背景技术：

目前仪器操作往往都是多自由度的，比如半自动生化分析仪的取样针移位系统，该系统的执行动作需要在垂直方向上升的降运动，以及水平方向上的旋转运动，以实现取样横臂的位置变换，再比如广泛应用于医学工程的细胞采集、图像处理及集成电路的探伤、检测系统中的电子显微镜，它在各种应用场合尽管要求的参数不同，为了满足摄像头精确定位要求，需要实现两轴x、y平面或者在三轴x、y、z空间上操作，所以当前仪器内部的机械系统日益复杂，通常需要利用多个电机的运动合成来实现系统的各种动作。而各种动作的流程运作，就要有效处理多电机运动内部的协调关系，就需要通过电机控制器对使用的多电机实行有效管理。

为实现有效的电机控制器，公告号为CN206117549U，名称为“多路步进电机控制器”的实用新型专利，提出了通过单片机控制一个驱动芯片，驱动芯片输出信号控制H桥电路，然后通过切换电路，对多个电机实现分时复用控制，这类控制方式只能通过共用的控制模块，对一个电机进行控制，无法对多个电机进行并行控制。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种多轴联动控制器。

本实用新型一种多轴联动控制器，包括：上位机、多个电机控制模块和多个电机，所述上位机通过通信接口与电机控制模块双向通信，每个电机控制模块控制一个电机，所述上位机包括预处理模块、显示屏和键盘，所述电机控制器包括电源模块、通信接口电路，微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)和电机驱动电路。

进一步，所述预处理模块包括工作模式寄存器、插补器、组标记寄存器和buffer1，所述工作模式寄存器与插补器和buffer1连接，所述插补器与buffer1连接，组标记寄存器与buffer1连接。

所述预处理模块包括工作模式寄存器、插补器、组标记寄存器和buffer1，所述工作模式寄存器与插补器和buffer1连接，所述插补器与buffer1连接，组标记寄存器与buffer1连接，其中：

工作模式寄存器，用于存储用户选择的工作模式；

buffer1，用于存储关键数据；

插补器，用于从buffer1读取关键数据并对关键数据进行插值；

组标记寄存器，用于存储电机控制器的组控制ID和节点ID

进一步，所述电源模块为通信接口电路、MCU和电机驱动电路提供电源。

进一步，所述电机控制模块的MCU包括通信模块、buffer2、buffer3和定时器。

进一步，所述控制芯片MCU的通信模块通过通信接口电路与上位机通信连接。

进一步，所述通信模块与buffer2、buffer3连接，buffer2与定时器连接。

进一步，所述电机驱动电路输出脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号控制电机。

进一步，所述通信总线为控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)总线。

本实用新型流程清晰，运行效率高，易于扩展，适合大规模、多节点控制，具有通用型。

附图说明

图1为本实用新型提供的多轴电机控制器的整体结构示意图；

图2为本实用新型提供的上位机的结构示意图；

图3为本实用新型提供的电机控制器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的结构、方案以及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例进一步详细说明。

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种多轴联动控制器。

本实用新型一种多轴联动控制器，如图1-3，包括：上位机、多个电机控制模块和多个电机，所述上位机通过通信总线与电机控制模块双向通信，每个电机控制模块控制一个电机，所述上位机包括预处理模块、显示屏和键盘，所述电机控制器包括电源模块、通信接口电路，微控制单元MCU和电机驱动电路。

进一步，所述预处理模块包括工作模式寄存器、插补器、组标记寄存器和buffer1，所述工作模式寄存器分别与插补器和buffer1连接，所述插补器与buffer1连接，组标记寄存器与buffer1连接。

进一步，所述电源模块为通信接口电路、MCU和电机驱动电路提供电源。通信接口电路为本领域常用技术手段，不再赘述。

进一步，所述电机控制模块的MCU包括通信模块、buffer2、buffer3和定时器。

进一步，所述控制芯片MCU的通信模块通过通信接口电路与上位机通信连接。

进一步，所述通信模块与buffer2、buffer3连接，buffer2与定时器连接。

进一步，所述电机驱动电路输出PWM信号控制电机。

进一步，所述通信总线为CAN总线。

工作模式寄存器，用于存储用户选择的工作模式；

buffer1，用于存储上位机中的关键数据；在使用时，上位机的操作包括用户输入通过键盘选择工作模式，存入工作模式寄存器，通过键盘或者数据接口输入关键数据，也可以是用户首先用3dmax，blender等3d设计软件画出多轴运动效果，然后提取每个轴的运动轨迹，再根据运动轨迹提取出关键数据，关键数据存入buffer1。用户对电机控制模块进行分组并分配一个组控制ID，为同一组的每个电机控制模块分配一个节点ID，利用组标记寄存器将组控制ID与节点控制ID分配给每一个电机控制模块；

buffer2，用于储存电机控制模块中的关键数据；

buffer3，用于储存上位机下发给电机控制器的控制命令；

组标记寄存器，用于存储电机控制器的组控制ID和节点控制ID。

插补器，用于从buffer1读取关键数据并对关键数据进行插值；本实用新型插补器由微控制单元、数据缓冲器、累加数据寄存器、分频器、计数器、控制单元、时钟和累加器等构成，插补器为本领域常用技术手段，不再赘述。

上位机将与节点控制ID对应的关键数据下发到电机控制模块，电机控制模块将关键数据寄存于buffer2中；电机控制模块的MCU接收到上位机下发的控制命令时，首先判断控制命令的组控制ID是否与当前电机控制器一致，若一致，则根将控制命令寄存于buffer3中，然后MCU控制电机驱动电路，电机驱动电路发出PWM信号驱动电机工作。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征，不能理解为对本实用新型的限制。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。