菜鳥學四軸控制器之1 插補是啥東西

2022-09-02 10:39:08 字數 1805 閱讀 8923

之前看過運動控制晶元的手冊,包括了nova的mcx314和pcl6045等,知道插補的概念。

但是插補到底是啥玩意,其實一直是有點疑惑的,然後就傻乎乎的去問一些專家,他們的說法是:

插補可以同時多軸輸出,速度很快。然後就不知道問啥了。

基於我之前做步進電機的經驗,以及測試步進電機驅動器的經驗,我一般情況下都是通過微控制器發乙個固定脈衝來測試驅動器的效能。如果需要測試電機各種速度下的力矩特性,最多採用了s加減速曲線,在我看來,要畫乙個直線,那太簡單了,直接x軸和y軸同時給不同速度的脈衝不就ok了麼?

要畫圓形和各種曲線,也很類似啊,為什麼要加入插補這個概念?

後來在某度上查插補的概念,知道插補演算法是乙個資料密化的過程。

所以說,是的,我是乙隻超級菜鳥,因為:

1、對數控的理論和多軸控制器的理論,基本就是聽說過。

2、我電子資訊專業畢業,畢業多年一直做的是步進驅動器這塊的硬體設計。

基於步進驅動器已經沒有多少利潤,以及公司的發展需要,我打算從菜鳥開始,學習一下控制器的理論,希望自己能爭取到一年左右的時間,設計一款完整的,用於四軸控制雕刻機的控制器。

雖然很菜,但是還是零星的有一點資源:

1、雖然控制器了解不深,但是步進驅動器的市場和技術都有一定的了解。

2、有不少客戶和朋友,都能用得上這樣的控制器,如果將成本做下來,低端也有低端的市場,做到哪一步算哪一步,一步一挪往上拱。

是為我目前的狀態。

趁週末的時間,我一頭紮進了湖南大學的舊書館,花了兩小時的時間,淘到了兩本書:

《工具機數控技術及應用》:主要有兩章的內容,目前看來很重要:

1、數控工具機的控制原理

2、數控工具機的伺服驅動系統

其中第二部分的內容,各種電機都有了解,尤其是步進和伺服比較熟悉,看看裡面需要補充哪些理論知識。

插補到底是啥東西?

插補是數控系統的核心!!!而我以前一直都沒重視!

插補有很多的演算法,主要可以關注基準脈衝插補演算法和資料取樣插補演算法:

1、基準脈衝插補:

用於步進等中等精度的開環數控系統。

用於步進:最少我現在想要研究的就是基於步進的低端雕刻機。

中等精度:嗯嗯,高精度的我也沒有太關注,應該用到伺服才算是高精度吧。

開環數控系統:嗯嗯,這種2000元左右的控制器,應該是開環的數控系統吧。

輸出方式:脈衝方式,步進電機和低端的伺服都是用這種方式來控制,雕刻機就是用這種方式吧,還有,mcx314就是這種簡單的基準脈衝插補方式麼?

基準脈衝插補也用到資料取樣進行精插補。

基準脈衝插補的兩種主要演算法:

1、逐點比較法

2、數字積分法

還有別的啥比較積分,數字脈衝乘法器啥的,書上說用的少。

問題來了,mcx314和pcl6045用的是基準脈衝插補裡面的逐點比較法麼?

2、資料取樣插補:

輸出的不是脈衝,而是二進位制的資料。

這樣應該主要用於網口或者can匯流排等方式的控制吧。

資料取樣插補有兩個過程,乙個是粗插補,乙個是精插補,粗插補的過程中,將要加工的長度l分成t個週期進行加工,l=ft,分成小線段後,再資料密化,進行精插補。

插補的週期要長一點,包括插補運算和控制器的其他實時操作任務,比如顯示。

日本fanuc的插補週期為8ms,其中取樣週期為4ms,現在很多廠家做到了1ms以內。

圓弧插補時,割線精度更好,但是計算比較負載,應用比較少,所以更多的直接用弦線。

交流/直流的閉環/半閉環通常用到了這種方法,應該要取樣具體運動的位置,所以計算也複雜一些,所以速度要更慢。

資料取樣插補主要的演算法包括直線函式法和擴充套件數字積分法。

四軸雕刻機用到開環的系統,應該不會用到這種資料取樣插補的演算法。

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