WindowsCE嵌入式6軸運動控制器

WindowsCE嵌入式6軸運動控制器
  
  iMC2650A WindowsCE嵌入式運動控制器的主要特征是：基于ARM9和第Ⅱ代iMC運動控制ASIC設計，六軸嵌入式運動控制器，使用WindowsCE嵌入式操作系統。

（一）主要嵌入式計算機資源
（1）CPU：ARM9核處理器LPC3250，帶浮點協處理單元，主率208Mhz，64M RAM；
（2）FLASH：已集成WindowsCE嵌入式操作系統及各接口驅動、運動控制函數庫；
（3）SD卡座：可用于插入SD卡，存儲用戶程序及文件；
（4）LCD觸摸屏： 8寸或10寸TFT液晶屏，分辨率：800x600，含觸摸屏；
（5）8x8矩陣鍵盤：可以連接所配的8x8矩陣鍵盤，用戶可自定義按鍵；用戶也可以自行設計矩陣鍵盤（最大8x8），可通過格式文件自定義按鍵；
（6）PS/2鍵盤：具有PS/2鍵盤接口，可以直接連接計算機PS/2鍵盤。注意：矩陣鍵盤和PS/2鍵盤不能同時使用。
（7）RS232串口：提供一個用戶串口，可用于實現控制器與其它設備通信。
   該控制器就像一臺完整的計算機，集成了操作系統（WindowsCE）及各驅動程序、液晶顯示屏、觸摸屏、鍵盤等硬件，用戶只需安裝Visual Studio 2005，通過一根網線與控制器連接，即可象開發(fā)PC程序一樣方便快捷地開發(fā)用戶程序。
   控制器系統中集成了WindowsCE下的運動控制函數庫，提供完整詳細的運動控制范例，該程序可用于用戶調試運動控制器的主要控制功能，我們隨機提供該程序的源代碼，用戶可以在此框架上快速地開發(fā)自己的應用。
   提供詳細的開發(fā)文檔以及技術支持，用戶無需了解嵌入式開發(fā)技術，即可象開發(fā)PC應用一樣在該平臺下開發(fā)運動控制應用。

（二）主要運動控制硬件資源
（1）最多可控制6軸伺服電機或步進電機；
（2）脈沖+方向或正向脈沖+負向脈沖輸出模式可選，差分/單端（集電極開路）輸出可選；
（3）共有48個開關量輸入；
（4）共有24個開關量輸出，最大容許電流為500mA，其中有8個可以設置上電初始時的通斷狀態(tài)，可直接驅動小電流的繼電器、電磁閥等；
（5）每軸均有編碼器輸入接口、伺服使能、伺服清零、伺服到位、伺服報警接口；
（6）1個輔助編碼器接口，可用于連接電子手輪、光柵尺等正交編碼器設備；
（7）1個停止開關輸入，可用于連接急停開關。

(三)主要指標

（1） 控制周期：0.25 mS；
（2） 1~6軸獨立或同步控制；
（3）脈沖輸出最高頻率：10Mhz；
（4） 編碼器最高輸入頻率10MHz（禁止數字濾波時），或1.5MHz（使能數字濾波時）；
（5） 32位的指令和反饋位置范圍(PULSE)：-2,147,483,648 ～ 2,147,483,647，即[-2^31,2^31)；
（6） 位置誤差：≤ 1 PULSE；
（7）速度范圍(受限于隔離器件)：-10000000 PULSE/S ～ 10000000 PULSE/S
（8）指令速度分辨率（誤差）：小于0.003%
（9）48位精度電子齒輪傳動比；
（10）1~6軸直線插補運算精度誤差≤1/65536；
（11）事件指令處理時間< 0.1uS；
（12）高度集成的單芯片核心ASIC控制，高可靠性；
（13）所有輸入輸出信號均經過隔離，高速信號：rms 2.5KV，I/O：rms 4KV，高抗干擾能力；
（14）所有輸入輸出均直接以EIA/TIA-422差分對或高電平（24V）進出控制卡，減少信號在傳輸過程中受到干擾；
（15）用戶可自設密碼對系統進行加密，保護知識產權利益。
 (16) 固件可遠程更新。

（四）主要控制功能

1. 每個軸支持線性軸和環(huán)形軸。
2. 每個軸支持雙坐標系下的規(guī)劃運動：主坐標系統MCS和輔坐標系統PCS。
在主坐標系下的運動過程中，可同時執(zhí)行輔坐標系下的點到點或連續(xù)速度運動，得到疊加的運動效果。
3. 連續(xù)（速度）運動。
(1)支持同時存在主、輔兩個坐標系下的連續(xù)速度運動；
(2)先進的智能S速度曲線控制，加減速過程更平滑；
(3)速度斜升并到達目標速度的過程可以與其它變量同步，如與位移同步或與時間同步等；
4. 點到點運動
(1)支持雙坐標系下同時執(zhí)行點到點運動，實現疊加運動；
(2)雙坐標系均支持以絕對位置和相對距離的方式給出運動目標；
(3)雙坐標系均支持普通模式和跟蹤模式。
(4)先進的智能S曲線加減速規(guī)劃算法，支持非對稱的加速和減速過程，允許在運動過程中的任意時刻改變目標位置或移動速度。
(5)可以臨時暫停運動過程。
5. 電子齒輪運動模式。
(1)傳動比率為48位，實現超高精度的齒輪傳動。
(2)從動軸可以跟隨主動軸的各種指令位置值，或編碼器反饋值。
(3)支持自由的接合過程和同步的接合過程，接合時主動軸可以處于加速或勻速運動。
自由接合過程是指從動軸以加速度或減速度改變其速度，逐漸達到傳動速度；
同步接合過程是指當指定的位移或時間（同步源）變化指定的值時，從動軸達到傳動速度。
(4)可以在主動軸的任何狀態(tài)改變傳動比率。傳動比率改變后，也可以自由地或同步地進行速度斜升過程，逐漸達到新的傳動速度。
(5)脫離嚙合后的運行模式有兩種：按原傳動速度或指定速度運行（或減速停止）。
(6)支持自由的脫離嚙合過程和同步的脫離嚙合過程。
(7)可與事件指令結合，實現靈活、精準的同步運動。
(8)執(zhí)行電子齒輪運動的同時可以疊加輔坐標系下的點到點運動。
6. 多軸線性同步運動。
7. 電子手輪運動模式。
8. 時間/位移非線性同步運動。
“時間-位移”同步運動（T-P）：歷經指定的時間，移動到指定的位移（可以是相對位移，也可以是絕對位置）；
“位移-位移”同步運動（P-P）：參考軸移動指定的位移時，指定軸移動到指定的位移（可以是相對位移，也可以是絕對位置）；
“時間-速度”（T-V）：歷經指定的時間，指定軸達到指定的目標速度（連續(xù)速度運動模式下）；
“位移-速度”（P-V）：參考軸移動指定的位移時，指定軸達到指定的目標速度（連續(xù)速度運動模式下）。
9. 輪廓運動。
 輪廓運動是指多個軸聯動，使執(zhí)行機構沿輪廓曲線的軌跡移動，可應用于加工、切割、雕刻、圍字、仿形等。
(1)具有專用于輪廓運動的緩沖器（CFIFO）；
(2)運動點位數據必須由上位計算機計算產生，借助計算機的強大計算能力可以處理復雜的平面或空間曲線；
(3)iMC2內部具有高精度樣條插補模塊，能對于上位機送入的運動點位數據（或微小線段）進行光滑擬合，使輪廓運動的軌跡更平滑；
(4)參與輪廓運動的軸數不限。
10. 直線/圓弧插補（軟插補）。
  直線/圓弧插補功能由計算機計算而產生點位數據，通過輪廓運動模式實現。
(1)支持二維平面和三維空間的直線和圓弧；
(2)支持連續(xù)路徑插補，每段直線/圓弧都可以指定運行速度和終點速度；
11.多軸線性連續(xù)插補(硬件插補)
    多軸線性連續(xù)插補運動屬于連續(xù)路徑運動，線段與線段之間的銜接可以是連續(xù)、不間斷的，常用于多軸線性同步運動，如彈簧機等。通過專有FIFO的緩沖處理，iMC可以不間斷處理大量微小線段，因此也可以用于路徑加工、切割、圍字等。iMC2的連續(xù)插補具有強大且實用的功能，主要特點有：
（1）支持單個軸~全部軸連續(xù)插補，控制卡內部硬件插補運算，高速高精度（誤差<1脈沖單位）；
（2）段與段之間的銜接過渡采用三階融合技術，路徑運動更平滑；
（3）獨有技術，可以在段之間插入等待指令、寫參數指令、事件指令，復雜的同步運動一氣呵成；
（4）可以指定每段的運行速度和段末速度；
（5）路徑的規(guī)劃速度可以是合成速度，或某指定軸的速度；
（6）可以實時改變速度比率。
12. 點動（JOG）。
13. 搜尋及設置機械原點（回零）。
(1)可以向指定的方向自動搜尋原點，支持三類機械硬件：A. 僅有原點開關；B. 原點開關+編碼器索引信號（Z相）； C. 僅有編碼器索引信號。根據捕捉原點信號的方式不同共有七種方案供選擇。
(2)自動搜尋過程可以設置高速和低速兩個搜尋速度。
(3)可向任何一個方向出發(fā)搜尋原點，遇到限位自動返回。
(4)可以設置搜尋到原點位置后，自動移動到指定的位置（homestpos）。
(5)可以設置原點位置的偏移值（homepos）。
(6)可以指定檢測原點開關的上升沿或下降沿
(7)可以直接使用探針信號或主編碼器的索引信號來設置原點，且可以是僅設置一次，或每次檢測到信號都設置原點。
(8)主機在任何時候（包括運動中）都可以通過指令直接設置當前點為原點。
(9)可以通過事件指令靈活實現用戶自定義的設置原點方式。
14. 基于事件觸發(fā)的同步運動
iMCⅡ芯片內部具有獨創(chuàng)的事件處理機，通過一種實時事件處理機制（Event-Driven Motion，EDM）來實現高速高精同步運動。
15. 其它輔助功能
如暫停、位置斷點、位置捕獲、計時等。
16. 運動平滑
先進的智能平滑算法，使速度的導數（加速度）連續(xù)，平滑加減速過程，平滑因子可設。
17. 位置誤差補償。
具有靜止誤差補償功能，即在規(guī)劃運動完成時進行誤差補償，保證誤差始終處于一個可設定的“窗口”范圍內，既保證定位精度，又避免振動的產生，簡單實現全閉環(huán)控制。補償的速度可設置。
18. 錯誤與安全
多級錯誤檢測及安全防護功能：
(1)加速度限制；
(2)速度限制；
(3)外部設備錯誤監(jiān)測（如伺服報警等）；
(4)硬件限位開關；
(5)軟件位置限位；
(6)指令位置異常監(jiān)測；
(7)嚴重位置誤差（如電機受堵等）；
(8)位置誤差超限；
(9)急停。
19. 運動狀態(tài)標識
20. 動態(tài)跟隨窗口
21. 位置反饋
每個軸都有正交編碼器接口，可以連接旋轉型編碼器或線性光柵尺等正交編碼傳感器，用于位置反饋。得益于靜止誤差補償功能，步進電機系統也可以添加編碼器位置傳感器實現閉環(huán)控制。

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