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运动控制器是运动控制系统的关键与核心,广泛应用于数控行业。随着微电子技术的快速发展,传统的运动控制器已经不能满足高速、高精度工业控制的需要,迫切要求运动控制器向高精度、高速度、智能化方向发展。本文采用被国际标准化机构广泛采用的NURBS曲线技术,设计了基于NURBS曲线插补算法的电子凸轮,研制包含电子凸轮模块的独立运行的同步运动控制器。
同步运动控制器CPU采用PHILIPS公司ARM7处理器LPC2210,采用NOVA电子公司设计的4轴运动控制芯片MCX314作为一般插补算法的控制芯片实现通用运动控制器功能。本文介绍了CPU外围硬件电路设计,MCX314外围接口电路设计,以及信号抗干扰电路设计。基于NURBS数学模型,分析了其节点矢量、控制点、权值以及NURBS基函数对其形状的影响,设计了基于NURBS曲线的插补算法,该算法利用3次NURBS曲线中任意一段递推公式,将递推公式中少量的节点矢量、控制点、以及权值规划到运动控制器中。采用最小时间分割方法,精确地还原出从动曲线,实现电子凸轮的功能,并通过误差分析、约束条件分析以及仿真试验验证该算法的可行性。本文最后介绍μC/OS-ⅡI移栽方法,并编写了运动控制器应用程序。
本文设计的嵌入式运动控制器,不但具有通用运动控制器功能,而且将NURBS插补算法应用于电子凸轮系统中实现同步运动控制。仿真试验证明:NURBS曲线插补算法精度高,传递参数少,拟合出的曲线平滑性好,将采用自适应插补方法的NURBS曲线插补应用于电子凸轮,可大大地降低运算量,提高加工速度,实现高精度、高可靠性同步控制。