是基於 PCI 匯流排的高集成度、高可靠度的脈衝式運動控制卡
基本介紹
- 中文名：運動控制卡
- 外文名：Motion Control Card
- 作用：可控制多個步進電機
- 拼音：yun dong kong zhi ka
- 類別：科技
簡介,套用,插補定義,直線插補,圓弧插補,
簡介
運動控制卡是一種基於PC機及工業PC機、 用於各種運動控制場合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制單元。
運動控制卡是基於PC匯流排，利用高性能微處理器（如DSP）及大規模可程式器件實現多個伺服電機的多軸協調控制的一種高性能的步進/伺服電機運動控制卡，包括脈衝輸出、脈衝計數、數字輸入、數字輸出、D/A輸出等功能，它可以發出連續的、高頻率的脈衝串，通過改變發出脈衝的頻率來控制電機的速度，改變發出脈衝的數量來控制電機的位置，它的脈衝輸出模式包括脈衝/方向、脈衝/脈衝方式。脈衝計數可用於編碼器的位置反饋，提供機器準確的位置，糾正傳動過程中產生的誤差。數字輸入/輸出點可用於限位、原點開關等。庫函式包括S型、T型加速，直線插補和圓弧插補，多軸聯動函式等。產品廣泛套用於工業自動化控制領域中需要精確定位、定長的位置控制系統和基於PC的NC控制系統。具體就是將實現運動控制的底層軟體和硬體集成在一起，使其具有伺服電機控制所需的各種速度、位置控制功能,這些功能能通過計算機方便地調用。現國內外運動控制卡公司有美國的GALIL、PMAC，英國的翠歐，台灣省的台達、凌華、研華，大陸的研控、雷賽、固高、樂創、眾為興等。
運動控制卡的出現主要是因為：
（1）為了滿足新型數控系統的標準化、柔性、開放性等要求；
（2）在各種工業設備（如包裝機械、印刷機械等）、國防裝備（如跟蹤定位系統等）、智慧型醫療裝置等設備的自動化控制系統研製和改造中，急需一個運動控制模組的硬體平台；
（3）PC機在各種工業現場的廣泛套用，也促使配備相應的控制卡以充分發揮PC機的強大功能。
運動控制卡通常採用專業運動控制晶片或高速DSP作為運動控制核心，大多用於控制步進電機或伺服電機。一般地，運動控制卡與PC機構成主從式控制結構：PC 機負責人機互動界面的管理和控制系統的實時監控等方面的工作（ 例如鍵盤和滑鼠的管理、系統狀態的顯示、運動軌跡規劃、控制指令的傳送、外部信號的監控等等）；控制卡完成運動控制的所有細節（包括脈衝和方向信號的輸 出、自動升降速的處理、原點和限位等信號的檢測等等）。
運動控制卡都配有開放的函式館供用戶在DOS或Windows系統平台下自行開發、構造所需的控制系統。因而這種結構開放的運動控制卡能夠廣泛地套用於製造業中設備自動化的各個領域。
套用
插補定義
工具機數控系統依照一定方法確定刀具運動軌跡的過程。也可以說，已知曲線上的某些數據，按照某種算法計算已知點之間的中間點的方法，也稱為“數據點的密化”。
數控裝置根據輸入的零件程式的信息，將程式段所描述的曲線的起點、終點之間的空間進行數據密化，從而形成要求的輪廓軌跡，這種“數據密化”機能就稱為“插補”。
插補計算就是數控裝置根據輸入的基本數據，通過計算，把工件輪廓的形狀描述出來，邊計算邊根據計算結果向各坐標發出進給脈衝，對應每個脈衝，機 床在回響的坐標方向上移動一個脈衝當量的距離，從而將工件加工出所需要輪廓的形狀。
直線插補
直線插補（Llne Interpolation）這是車床上常用的一種插補方式，在此方式中，兩點間的插補沿著直線的點群來逼近，沿此直線控制刀具的運動。 一個零件的輪廓往往是多種多樣的,有直線,有圓弧,也有可能是任意曲線,樣條線等. 數控工具機的刀具往往是不能以曲線的實際輪廓去走刀的,而是近似地以若干條很小的直線去走刀,走刀的方向一般是x和y方向. 插補方式有:直線插補,圓弧插補,拋物線插補,樣條線插補等 所謂直線插補就是只能用於實際輪廓是直線的插補方式(如果不是直線,也可以用逼近的方式把曲線用一段段線段去逼近,從而每一段線段就可以用直線插補了).首先假設在實際輪廓起始點處沿x方向走一小段(一個脈衝當量),發現終點在實際輪廓的下方,則下一條線段沿y方向走一小段,此時如果線段終點還在實際輪廓下方,則繼續沿y方向走一小段,直到在實際輪廓上方以後,再向x方向走一小段,依次循環類推.直到到達輪廓終點為止.這樣,實際輪廓就由一段段的折線拼接而成,雖然是折線,但是如果我們每一段走刀線段都非常小(在精度允許範圍內),那么此段折線和實際輪廓還是可以近似地看成相同的曲線的--------這就是直線插補.
圓弧插補
圓弧插補（Circula : Interpolation）這是一種插補方式，在此方式中，根據兩端點間的插補數字信息，計算出逼近實際圓弧的點群，控制刀具沿這些點運動，加工出圓弧曲線。
複雜曲線實時插補算法
傳統的 CNC 只提供直線和圓弧插補，對於非直線和圓弧曲線則採用直線和圓弧分段擬合的方法進行插補。這種方法在處理複雜曲線時會導致數據量大、精度差、進給速度不均、編程複雜等一系列問題，必然對加工質量和加工成本造成較大的影響。許多人開始尋求一種能夠對複雜的自由型曲線曲面進行直接插補的方法。國內外的學者對此進行了大量的深入研究，由此也產生了很多新的插補方法。如A(AKIMA)樣條曲線插補、C(CUBIC)樣條曲線插補、貝齊爾(Bezier)曲線插補、PH(Pythagorean-Hodograph)曲線插補、B 樣條曲線插補等。由於 B 樣條類曲線的諸多優點，尤其是在表示和設計自由型曲線曲面形狀時顯示出的強大功能，使得人們關於自由空間曲線曲面的直接插補算法的研究多集中在它身上。
