基于DSP与FPGA的伺服刀架控制器的设计.pdf

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1、DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2013．07．014基于DSP与FPGA的伺服刀架控制器的设计陈晓涛，曾庆明，杨红敏(1．广州数控设备有限公司，广东广州510530；2．广州数控信息科技有限公司，广东广州510663)摘要：基于DSP+FPGA硬件平台设计了一款新型伺服刀架控制器，适配17bit绝对式编码器，实现了参数调谐功能，并利用Lab—viewew测试系统对样机进行了动态特性测试和分析。这款伺服刀架控制器已通过了伺服刀架运行测试，投入了批量生产。关键词：伺服刀架控制器；绝对式编码器；参数自动调谐中图分类号：TG502．35

2、文献标识码：A文章编号：1009—9492(2013)07—0049—04DesignofServoTurretControllerBasedonDSPandFPGACHENXiao—tao，ZENGQing—ming，YANGHong-min(1．GSKCNCEquipmentCo．，Ltd，Guangzhou510530，China；2．GSKInformationTechnologyCo．，Ltd，Guangzhou510663，China)Abstract：Designonetypesenroturretcontroller．whichisbase

3、donDSPandFPGAplatform．Thecontrollerisadaptedto17bitsabsoluteencoder，andrealizeparameterauto-tuningfunction．Thecontroller’Sdynamiccharacteristicistestedandanalyzedbylabviewtestsystem．Thecontrollerhaspassedtherunningtestinservoturretandproducedbatch．Keywords：servoturretcontroller；ab

4、soluteencoder；parameterauto—tuning0引言1伺服刀架控制器功能概述刀架是机床的主要功能部件，其性能直接影伺服刀架换刀过程：CNC控制器发出换刀信响到机床的加工效率、加工精度及可靠性。数控号和目标刀位BCD码信号给伺服刀架控制器，伺车床的可转位刀架的发展演变主要经历了电动刀服刀架控制器输出刀盘松开信号、关断刀盘锁紧架、液压刀架、伺服刀架三个阶段，伺服刀架克信号，通过换向电磁阀接通刀盘松开液压油路使服了前两个阶段刀架的缺点，具有可靠性高、刚刀盘松开，接收到刀盘已松开检测信号后，伺服性好、转位速度高和转位平稳等优点u，因此，伺刀架

5、控制器根据当前刀位与目标刀位的相对位置服刀架在数控车床和车削中心上得到了越来越广偏差计算出伺服电机的旋转方向和旋转角度，伺泛的应用。服电机旋转使刀盘以最小转角转动到目标刀位，目前国产数控车床和车削中心的伺服刀架主伺服刀架控制器输出刀盘锁紧信号、关断刀盘松要配套国外伺服刀架控制器，存在价格高、采购周开信号，通过换向电磁阀接通刀盘锁紧液压油路期长、售后服务不及时和维修费用高等问题。广州使刀盘锁紧，接收到刀盘已锁紧检测信号后，伺数控设备有限公司于2008年推出国产的第一代伺服刀架控制器输出当前刀位BCD码信号和换刀完服刀架控制器GSK—TD，由于只适配增量式编码

6、成信号给CNC控制器，换刀过程结束。器，定位精度不高，而且伺服刀架每次上电后必须GST系列伺服刀架控制器具有手动换刀、自先回零才能正常工作。另外，GSK—TD伺服刀架控动换刀、返回零点、参数调谐等几种运行模式，制器不支持伺服参数自动调谐，需要人工设置伺服在参数调谐模式下，通过驱动伺服刀架调谐运转参数，调试比较困难。因此，本文作者研制了第二获得负载惯量，并自动优化伺服参数，大大简化代伺服刀架控制器——GsT系列伺服刀架控制器。了参数调试过程。GST系列伺服刀架控制器可以适收稿日期：2013—06—25厂芷盆■血■芷LT_■]——————上盆盘《盐盆盘盆0盆自

7、动化配美国丹纳赫公司和日本多摩川公司的绝对式编码块两个逻辑功能模块，I／O模块是I／O信号与DSP器，单圈17bit计数(131071C／T)，12bit或16bit圈之间的接口，完成I／O信号的解析、锁存；编码器数掉电记忆，不仅角度分辨率高，而且，伺服刀架协议解析模块完成绝对式编码器串行通信协议编控制器上电后不需要返回零点就能够了解当前的准码和解码，DSP通过编码器协议解析模块与绝对确刀位。与GSK—TD伺服刀架控制器相比，GST系式编码器串行通信。列伺服刀架控制器的控制精度和工作效率显著提编码器协议解析模块支持Biss协议的17bit多升，安装调试也更

8、简便。GST伺服刀架控制器与圈编码器及多摩川协议的17bit多圈编