多軸運動控制器的研制及應用推廣研究

戚云豐

【摘 要】在技術不斷進步、發(fā)展的背景下，多軸運動控制器的研制有了新的進步，為其推廣應用奠定了基礎。對此，筆者將簡單闡述多軸運動控制器的研制方式，并以此為基礎，從不同的角度探究多軸運動控制器的應用、推廣方式，以期為相關人員提供參考。

【關鍵詞】多軸運動控制器；技術研制；應用推廣

在筆者所在的項目團隊中，目前開發(fā)了多軸運動控制器，該產(chǎn)品以ARM Cortex-M3核單片機為核心，主要優(yōu)點有運算速度快，性價比高，能夠作為“機器換人”所使用設備或者機械手的控制器，且該控制器二次開發(fā)較為容易，既可用于集成以整體方案出售，又可進行單品銷售，有較好的市場前景。

一、多軸運動控制器的研制

在多軸運動控制器的研制中，金華職業(yè)技術學院為項目承擔單位，負責提供產(chǎn)品測試場地、實驗設備，提供與浦江水晶行業(yè)協(xié)會、永康市門業(yè)協(xié)會的溝通渠道，從技術、推廣等層面提供指導。

（一）系統(tǒng)構成

就多軸運動控制器來說，其整體的結構中，PC機作為上位機，同時在PCI總線的基礎上述實現(xiàn)與下位機之間的通信。為了能夠進一步滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅噍S運動控制器中的PCI控制芯片、DSP等，都必須采用雙口的方式，實現(xiàn)與ARM Rortex-M3之間的地數(shù)據(jù)傳輸，保證多軸運動控制器可以穩(wěn)定運行。而多軸運動控制器的下位機，即對PWM發(fā)生電路、控制電壓轉(zhuǎn)換電路、正交編碼處理電路、CPLD譯碼電路、存儲器擴展電路、外圍輔助電路、DSP最小系統(tǒng)的集成。在這一基礎上，多軸運動控制器就能夠?qū)崿F(xiàn)運行，并在每一個伺服周期中，對其控制信號、驅(qū)動器等進行控制，進而實現(xiàn)調(diào)整運動模式、控制啟停的目的

（二）編程語言

在多軸運動控制器的研制中，以Win10系統(tǒng)作為基礎平臺，實現(xiàn)對系統(tǒng)的編程。其中，多軸運動控制器的控制過程設計，應該采用GML編程語言，并結合圖像化的程序流程，設計一個具有執(zhí)行能力的模塊，為機械手的操作提供便利。在多軸傳統(tǒng)系統(tǒng)之中，GML編程語言對軸進行了定義：（1）系統(tǒng)中的物理軸，其就是指使用模塊控制驅(qū)動的電機；（2）系統(tǒng)中的虛構軸，實際上是一個沒有力矩輸出的電機，但是其能夠以理想的方式運行，所以在編程的過程中必須進行精準的分析、思考；（3）系統(tǒng)中的虛擬軸，是與虛構軸或者物理軸相互嚙合的軸，比例為1：1。采用GML編程語言的技術方式，主要是以內(nèi)其具體較強的靈活性，即對正反向齒輪嚙合就進行模擬，為設計人員的研制工作提供便利，保證控制精度的合理性。

二、多軸運動控制器的應用推廣

在筆者所在團隊的研究中，多軸運動控制器的研制、應用推廣，有著具體的分工，并與相關的企業(yè)單位進行合作，分析多軸運動控制器的實際應用效果，為推廣的方案設計提供參考。金華浦江燈飾總廠為項目合作單位，負責提供樣機展示的場地以及水晶加工機械手的制造，作為多軸運動控制器的執(zhí)行機構；金華天勤科技有限公司為多軸控制器的生產(chǎn)提供代工。

（一）應用推廣案例

在燈飾加工機械的連續(xù)運作、生產(chǎn)中，將多軸運動控制器應用在其中，可以為機械手提供一個全新的生產(chǎn)方式。具體來說，為了能夠進一步增強燈飾生產(chǎn)中，系統(tǒng)的可視性、可擴展性，就需要在研制的過程中對一個虛構軸進行定義，進而提高位置的精準性，并對系統(tǒng)的運行賦予更加真實的意義，即提高加工效率。于是，在多軸運動控制器的運行中，所有的電機都能夠正常運行，且依據(jù)正常的比例與虛構軸嚙合，進而實現(xiàn)燈飾的生產(chǎn)目的[1]。另外，在多軸運動控制器的應用中，還必須設計一個虛擬軸，使其能夠與虛構軸同步，進而為機械手的操作、控制等提供參考，優(yōu)化燈飾生產(chǎn)、加工的流程、方式，甚至可以以此提高燈飾加工的質(zhì)量。不僅如此，在新時代的背景下，本團隊的研制人員，還綜合分析下水晶加工、門業(yè)加工行業(yè)的應用情況，積極對當前多軸運動控制器進行升級，使其更適用于工業(yè)4.0需求，為向其他行業(yè)拓展應用奠定基礎。

（二）應用實際效果

以多軸運動控制器為基礎，在燈飾的加工生產(chǎn)之中，優(yōu)化了傳統(tǒng)的加工模式，充分發(fā)揮了ARM Cortex-M3核單片機的作用，并結合GML編程技術實現(xiàn)系統(tǒng)的運行。在實際的應用之中，多軸運動控制器所產(chǎn)生的效果，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）信號傳輸速度快。在燈飾加工的過程中，多軸運動控制器會對各個環(huán)節(jié)、產(chǎn)品等，進行系統(tǒng)的掃描，從而獲得相應的參數(shù)、錯誤診斷等信息，然后使用信息模塊進行傳輸。同時，由于多軸運動控制器的系統(tǒng)中，ARM Cortex-M3核單片機中存在一個獨立的傳輸模塊，所以能夠?qū)π盘栠M行及時的傳輸，保證燈飾生產(chǎn)的合理性、高效性。

（2）定位精度較高。結合上文所述可知，在應用多軸運動控制器的過程中，需要設置虛擬軸、虛構軸，所以能夠提高位置的精準性，并對其各個單元的位置進行適當?shù)恼{(diào)整、處理。在這樣的前提下，燈飾加工的精度就會提高，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足用戶的相關需求。

（3）可靠性較強。在對多軸運動控制器進行編程的過程中，研制人員采用GML編程語言，其具備支持多種任務同時運行的優(yōu)勢，所以能夠以參數(shù)為基礎建立一個全新的邏輯關系。通過這樣的方式，可以減小指令方面存在的耦合，進而提高可讀性、可靠性，保證多軸運動控制器可以穩(wěn)定運行。

（三）推廣方式優(yōu)化

在對多軸運動控制器進行推廣的過程中，需要對當前的推廣方式，進行不斷創(chuàng)新、優(yōu)化，保證其具備較強的適應性，強化推廣的效果。對此，相關人員可以采用以下幾種方式，實現(xiàn)對多軸運動控制器推廣方式的優(yōu)化：

（1）運用先進技術。建立“互聯(lián)網(wǎng)+”網(wǎng)絡營銷團隊，并且構建產(chǎn)品的微信公眾平臺服務平臺。最終達到互聯(lián)網(wǎng)營銷的核心目標，并建立一種從生產(chǎn)商到客戶的直接銷售的業(yè)務形式，也就是B2C的銷售模式，降低產(chǎn)品和服務的成本來獲取價格優(yōu)勢，提升產(chǎn)品和服務的競爭力[2]。

（2）加大宣傳力度。以ARM Cortex-M3核單片機為核心技術的多軸運動控制器，其不同于傳統(tǒng)的設備，無論是功能還是設計等，都有了明顯的提升、優(yōu)化，可以為廣大的機械手提供便利。因此，在對多軸運動控制器進行推廣的過程中，就應該加大宣傳力度，彰顯新型設備的優(yōu)勢，以此來吸引更多企業(yè)的關注。

（3）建立合作關系。與多軸運動控制器的應用相似，在推廣的過程中也應該與眾多的企業(yè)建立合作關系，進而加深企業(yè)對多軸運動控制器的認識，熟悉新型設備的功能、優(yōu)勢。基于這樣的方式，企業(yè)就可以作為“中介”，實現(xiàn)對設備的推廣，便于形成良好的口碑、形象，實現(xiàn)推廣工作的目的。

三、結語

綜上所述，多軸運動控制器的研制中，所涉及的技術方式較為廣泛，其中的核心技術為ARM Cortex-M3核單片機，其最終的研究成果可以為機械手的工作，提供更多的便利、幫助。在這一基礎上，充分發(fā)揮了多軸運動控制器的價值、作用，提高了日常工作的質(zhì)量、效率，優(yōu)化機械手的工作方式，推動機械行業(yè)更加穩(wěn)定的發(fā)展。

【參考文獻】

[1]田建平.多自由度刀具測量平臺運動控制技術研究[D].西安工業(yè)大學，2016.

[2]林映武.低速沖擊微動磨損試驗臺的研制及實驗研究[D].西南交通大學，2016.