實時Pythagorean Hodograph曲線運動控制器ASIC的設計與實現(xiàn).pdf

1、在高速高精度的數(shù)控加工中,進給速度的劇烈波動會對加工質量產(chǎn)生嚴重影響。為了保持進給速度恒定,要求刀具在單位時間內(nèi)走過的曲線弧長為定值。另外刀具半徑補償在數(shù)控加工中占有重要地位,而刀補與偏置曲線有密切關系。目前,在弧長和曲線偏置的實時計算方面,還存在計算精度低、計算量大等有待解決的問題。
　　 為了解決上述問題,美國學者R.T.Farould和T.Sakkalis提出了PythagoreanHodograph曲線(即畢達哥拉斯速端

2、曲線,簡稱PH曲線)。PH曲線是一類特殊的多項式參數(shù)曲線,與現(xiàn)有的CAD系統(tǒng)的Bézier/B樣條曲線兼容。利用PH曲線能夠實現(xiàn)曲線弧長和偏置曲線的快速計算,能夠較為簡便地實現(xiàn)進給速度控制。
　　 為了進一步提高PH曲線數(shù)控插補技術的加工精度與插補速度,本文提出并實現(xiàn)了一種單個FPGA芯片上構建的實時PH曲線運動控制器ASIC。該ASIC在FPGA開發(fā)軟件QuartusⅡ9.0中設計,由一個NiosⅡ軟核處理器和多個功能模塊構成

3、。它通過采用二次插補方式以減少PH曲線插補的計算量。NiosⅡ處理器執(zhí)行主控程序和PH曲線粗插補算法,FPGA硬件邏輯執(zhí)行精插補算法并輸出兩組用于執(zhí)行機構(2個步進電機)運動控制的脈沖。
　　 在Visual C++6.0中開發(fā)了上位機PC和該運動控制器ASIC的專用串行通信軟件。用戶可以在PC中輸入所有與PH曲線插補有關的數(shù)據(jù)和控制指令(如插補起始點和結束點坐標信息、PH曲線的Bemstein系數(shù)、進給速度、刀具半徑等),這些