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详解嵌入式SoC单片机在雕刻机数控系统中的应用

作者:admin    来源:未知    发布时间:2020-01-31 19:18    浏览量:

  业、修材业和告白业等规模取得了广博行使。与此同时,跟着墟市比赛的加剧,国产一般雕塑机的价值也下降至万元以下,使得雕塑机坐蓐厂不得不正在下降坐蓐本钱、越发是下降担任体系本钱方面寻寻得途。以木匠雕塑机为例,正在目前国内墟市上,木匠雕塑机数控体系大凡采用两种计划:一种是基于PC机的计划;另一种是基于

  基于PC机计划的雕塑机是由企图机、担任卡、电机驱动器死板主体等4个别构成,由PC机刻意人机交互界面的统治和担任体系的及时监控,企图机安设有诸如MACH3等的专用雕塑软件,欺骗专业软件举办图样策画,并经由企图机PCI总线接口,将策画与排版的新闻传送至雕塑机担任卡中,再由担任卡将这些新闻转换为能驱动步进电机或伺服电机的脉冲信号,担任x、y、z 3个坐标轴的走刀定位。此计划采用通用雕铣软件,欺骗PC机现有资源,雕塑机重要由电脑担任,是一种高效的CNC雕塑机体系计划。

  基于DSP计划的雕塑机数控体系,其重要特质是采用DSP和单片机组成担任器,DSP结束对各坐标的运动担任,单片机统治人机界面,被称为手柄担任的雕塑机。图样策画天生的准则nc文献事先绸缪好,并保留正在U盘上,通过USB等串行接口输入给数控体系,这是一种低价高效的雕塑机数控体系计划。常用的专用DSP芯片有4轴运动担任芯片MCX314As和PCL6045B等,这些DSP拥有壮健的硬件插补功用,使得正在室表职责的雕塑机操作更便捷,凡是木匠雕塑机和石材雕塑机均采用该担任体系。

  分别的行使规模,所央求的雕塑机的机能亦不无别,本文提出的雕塑机数控体系计划,直接欺骗SoC单片机来组成担任器,是一种采用单片机软件来结束插补运算的处理计划。

  正在Silicon Labs推出的8位嵌入式SoC单片机中,搀和信号单片机C8051F120的速率最高,可达98MI·s-1。为确保措施的全速运转,加快运算速率,C8051F120单片机除拥有蜕变所在高速缓存和指令预取引擎表,还需拥有乘法和累加引擎MAC0,其能使单片机正在两个人系时钟周期内,即可结束整数或幼数的乘法和累加。该单片机拥有高达128 kB的片上Flash存储器,8 kB片上表部RAM,可扩展64 kB片表RAM,正在线编程,并供应非易失性数据存储,许诺固件现场升级。有64个I/O口,5个16位守时器,6途16位可编程计数阵列PCA,巩固型的硬件串行接口SPI,SMBus和两个UART等,是真正独立的体系级芯片处理计划。

  C8051F系列单片机集成度高,且拥有交叉开合功用,其大个别对表引出脚,除Uart接口的两个信号Tx和Rx表,均可正在策画电途板时,凭据布板任性联贯,图1所示为基于C8051F120单片机的雕塑机数控体系硬件框图。

  如图1所示,高速单片机C8051F120是通盘数控体系的核心,人机界面由4x4矩阵式按键电途和彩色LCD显示模块构成。用户通过按键电途设备的加工参数,保留正在单片机内部的非易失性Flash区。LCD显示器选用点阵式彩色智能模块,拥有256种色彩,色彩格局为RGB332,并采用通用串行UART接口连到单片机,操作指令浅易,且减削了单片机的接口线。

  用户通过浮雕软件策画的雕塑图案,最终会正在PC机上天生一个后缀为,nc的文本文献并存入U盘中,U盘接口模块的功用,便是通过SPI接口联贯到单片机,由单片机将加工文献读出后举办加工。带后背锂电池的RAM型号为DS1245W,容量为128 kB,其联贯到单片机的扩展并行接口,成为单片机的片表RAM,既是对读入的加工文献的有用缓存,也能正在体系发作停电等阻滞时,保留和影象此刻的加工过程,以便体系收复供电或排障后,能接续遵守前面的断点结束加工。因为单片机的片表RAM所在唯有16位,寻址空间最大为64 kB,需求用单片机的输出引脚来对其举办页切换,将SRAM的128 kB存储空间分成两页。

  x、y、z轴的3个传感器,均采用由槽形光耦构成的限位电途,其特质是限位精度高,易于与单片机接口。对刀传感器采用微动开合,其功用是检测被雕塑质料的厚度。步进电机驱动器采用两相电流细分式驱动器,细分系数和输出电流,均可凭据滚珠丝杠的负载巨细境况来设定,驱动器和单片机之间有光电分隔电途,接口信号为目标信号Dir、走步脉冲信号Pul和有用挑选信号En。

  逐点较量法是国内数控机床中广博采用的一种插补本事,其能实行直线、圆弧和非圆二次弧线的插补,插补精度较高。逐点较量法即每走一步,均要将加工点的瞬时坐标同轨则的图形轨迹比拟较,鉴定其差错,然后断定下一步的走向,若加工点走到图形表,则下一步就要向图形内走。若加工点正在图形内,则下一步要向图形表走。如许就能得出一个亲昵轨则图形的轨迹,其最大差错不突出一个脉冲当量。正在逐点较量法中,每进给一步,均需求举办差错判别、坐标进给、新差错企图和尽头较量4个环节。

  大凡境况下,正在雕塑图形的策画和天生阶段,最初要预置雕塑的精度参数,于是y轴的进给量凡是较幼,且每步固定,雕塑的精度央求越高,则y轴的进给量则越幼,这也使得雕塑文献的行数大幅填充。z轴的最大行程,凡是略大于被加工质料的厚度。正在3个坐标中,x轴的运动量最大,其行程由被加工质料的幅宽断定。于是正在举办空间直线插补时,是假定了该空间的x轴进给的步数最大。

  即要正在以长轴为根蒂创立的两个平面坐标系内举办差补运算,才调插补出准确的空间直线轨迹。所以,每读出一行雕塑加工的坐标数据,均要先行鉴定,寻得步数最长的轴,再以其为干系轴来构修两个插补平面,如许才可将对空间直线的三维差补企图,转换成对二维平面的差补,其措施流程如图2所示。正在大凡境况下,木匠雕塑机凡是为2.5D,以x、z轴的两维插补为主,即当y轴进给时,x、z轴休止;而当x、z联动时,y轴休止。北京赛车pk10历史记录

  数控体系软件采用组织化、模块化的措施策画本事,由主措施、中缀供职措施和功用子措施构成。主措施组织浅易,重要结束对单片机体系及雕塑机各驱动轴的初始化,对键盘扫描并跳转到相应的功用模块中。中缀供职措施重要搜罗步进电机变频驱动措施等。功用子措施重要搜罗LCD显示模块、参数设备模块、U盘文献读取模块、文本转换模块、步进电机走步措施、插补运算措施、对刀措施、复位措施以及阻滞诊断措施等。

  LCD显示模块重要搜罗:LCD初始化、调色板设备、字符间距设备、远景绘图、配景绘图、字符显示、区域填色和拔除、背光担任、波特率设备等措施。U盘读取模块结束对U盘的读写,重要搜罗U盘检测、创修文献和目次、掀开文献、读文献、删除文献和目次、罗列目次下的文献名等措施。

  步进电机走步措施采用T0中缀,正在中缀中发送步进电机进给脉冲,挪用插补运算措施,并凭据启停变频的需求来改造T0工夫常数等。插补运算措施动作子措施,被T0中缀措施挪用。

  文本转换措施的功用是将U盘上的nc文献,转换成二进造数据。浮雕软件天生的雕塑文档,是准则的以ASIIC码格局保留的数控加工文献,本质上便是一行行的坐标数据,唯有将其经历号令行识别,坐标行识别,最后、换行和文献头尾的识别,转换成二进造数据,并遵守必定的数据组织,存放正在单片机的片表RAM中,才可为单片机所用。

  独特功用模块搜罗对刀措施和内置木匠死板加工措施,对刀措施用来检测被雕塑质料的厚度。其他工死板功用有纵向锯断、横向锯断、边沿刨平、端面刨平、平面斜铣、端面斜铣和刨槽等。这些内置功用大幅简化了机械的操作,扩展了机械的操纵鸿沟。

  基于嵌入式SoC单片机C8051F120的雕塑机数控体系,足够阐明了单片机的高集成度和高速率性子,使得担任体系的组织简化、本钱下降。经用户测试,雕塑精度为0.01 mm,到达了策画央求。该体系安稳牢靠,是一种低价、高效、轻易的雕塑机数控体系处理计划,通过本计划的琢磨,为中幼用户供应了台式低价的雕塑机,从而拓宽了现有雕塑机的用户群。

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