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菜鸟学四轴控制器之1:插补是啥东西

之前看过运动控制芯片的手册,包括了NOVA的MCX314和PCL6045等,知道插补的概念。

但是插补到底是啥玩意,其实一直是有点疑惑的,然后就傻乎乎的去问一些专家,他们的说法是:

插补可以同时多轴输出,速度很快。然后就不知道问啥了。

基于我之前做步进电机的经验,以及测试步进电机驱动器的经验,我一般情况下都是通过单片机发一个固定脉冲来测试驱动器的性能。如果需要测试电机各种速度下的力矩特性,最多采用了S加减速曲线,在我看来,要画一个直线,那太简单了,直接X轴和Y轴同时给不同速度的脉冲不就OK了么?

要画圆形和各种曲线,也很类似啊,为什么要加入插补这个概念?

后来在某度上查插补的概念,知道插补算法是一个数据密化的过程。

所以说,是的,我是一只超级菜鸟,因为:

1、对数控的理论和多轴控制器的理论,基本就是听说过。

2、我电子信息专业毕业,毕业多年一直做的是步进驱动器这块的硬件设计。

基于步进驱动器已经没有多少利润,以及公司的发展需要,我打算从菜鸟开始,学习一下控制器的理论,希望自己能争取到一年左右的时间,设计一款完整的,用于四轴控制雕刻机的控制器。

虽然很菜,但是还是零星的有一点资源:

1、虽然控制器了解不深,但是步进驱动器的市场和技术都有一定的了解。

2、有不少客户和朋友,都能用得上这样的控制器,如果将成本做下来,低端也有低端的市场,做到哪一步算哪一步,一步一挪往上拱。

是为我目前的状态。

趁周末的时间,我一头扎进了湖南大学的旧书馆,花了两小时的时间,淘到了两本书:

《机床数控技术及应用》:主要有两章的内容,目前看来很重要:

1、数控机床的控制原理

2、数控机床的伺服驱动系统

其中第二部分的内容,各种电机都有了解,尤其是步进和伺服比较熟悉,看看里面需要补充哪些理论知识。

插补到底是啥东西?

插补是数控系统的核心!!!而我以前一直都没重视!

插补有很多的算法,主要可以关注基准脉冲插补算法和数据采样插补算法:

1、基准脉冲插补:

用于步进等中等精度的开环数控系统。

用于步进:最少我现在想要研究的就是基于步进的低端雕刻机。

中等精度:嗯嗯,高精度的我也没有太关注,应该用到伺服才算是高精度吧。

开环数控系统:嗯嗯,这种2000元左右的控制器,应该是开环的数控系统吧。

输出方式:脉冲方式,步进电机和低端的伺服都是用这种方式来控制,雕刻机就是用这种方式吧,还有,MCX314就是这种简单的基准脉冲插补方式么?

基准脉冲插补也用到数据采样进行精插补。

基准脉冲插补的两种主要算法:

1、逐点比较法

2、数字积分法

还有别的啥比较积分,数字脉冲乘法器啥的,书上说用的少。

问题来了,MCX314和PCL6045用的是基准脉冲插补里面的逐点比较法么?

2、数据采样插补:

输出的不是脉冲,而是二进制的数据。

这样应该主要用于网口或者CAN总线等方式的控制吧。

数据采样插补有两个过程,一个是粗插补,一个是精插补,粗插补的过程中,将要加工的长度L分成T个周期进行加工,L=FT,分成小线段后,再数据密化,进行精插补。

插补的周期要长一点,包括插补运算和控制器的其他实时操作任务,比如显示。

日本FANUC的插补周期为8ms,其中采样周期为4ms,现在很多厂家做到了1ms以内。

圆弧插补时,割线精度更好,但是计算比较负载,应用比较少,所以更多的直接用弦线。

交流/直流的闭环/半闭环通常用到了这种方法,应该要采样具体运动的位置,所以计算也复杂一些,所以速度要更慢。

数据采样插补主要的算法包括直线函数法和扩展数字积分法。

四轴雕刻机用到开环的系统,应该不会用到这种数据采样插补的算法。

菜鸟学四轴控制器之1:插补是啥东西