基于运动控制芯片AFD-X05的开放式五轴五联动数控系统的应用

    一、引言

    当前，各种运动控制卡的二次开发的比较复杂。目前国内比较多的工程师都熟悉数控系统的G代码，在ARM 32位单片机和国产运动控制芯片AFD-X05的基础上，研制成的可执行G代码的五轴联动运动控制器，使得二次开发变简单了。应用这种支持五轴直线插补的高速高精度的运动控制器，再开发各种专用的数控系统， 工程师们只需将精力放在大型的复杂的软件开发上面，完全不需要去了解硬件。

    二、G代码五轴联动运动控制器的硬件系统

    2.1 AFDX05运动控制芯片   

    云山数控研发的AFDX05运动控制芯片，支持任意2~5轴直线插补，任意2轴圆弧插补，多达6级的运动指令缓冲区，特别适合高速多线段或圆弧连续插补的运动控制，另外，还有反向间隙补偿，速度控制，加减速控制，位置控制，通用输入输出口，8/16 位数据总线，中断发生，硬件限位，软件限位，紧急停止，暂停，编码器信号输入等功能，驱动脉冲频率高达8MPPS、插补精度±5LSB。用于控制以脉冲序列方式输入的伺服电机、步进电机。

    “中国芯”AFDX05，更加符合中国人的使用习惯。可以控制最多5轴的点位运动、连续轨迹运动、同步运动等应用。

    2.2 ARM 32位单片机

    CPU为 S3C44B0X。32M Flash。 脉冲方向差动输出驱动。60路光耦隔离输入42路集电极开路光耦隔离输出 或 36路光耦隔离输入20路集电极开路光耦隔离输出 。 5路步进/伺服电机脉冲光耦隔离输出，最高频率4MHz。32位逻辑位置和实际位置计数器。RS232通讯。硬件部分已模块化，无需任何硬件知识即可开发。

    三、G代码五轴联动运动控制器的软件系统

    3.1 支持的G代码

表1

    3.2 支持的M代码

表2

    3.3 宏指令编程

表3

    四、三轴铣床数控数控系统开发实例
 
    4.1 参数初始化。
 
    以下参数，五个轴，每个轴的都有。

表4

    4.2 发送G代码，控制机床工作。如：

    G54
    M03 X8
    G0 G90 G17
    G28
    G00X-2.046Y59.111Z10.000
    Z4.000
    G01Z-1.000F300
    G17
    G02X1.245Y54.864I-54.422J-45.566K0.000F800
    X2.203Y53.318I-15.407J-10.613K0.000
    G00Z10.000
    G91 G28 M09

    五、小结

    基于该开放式五轴五联动数控系统平台做开发，只需要将G代码传送到这个平台，可以快速开发出一套基于国际标准G代码加工的专用数控系统。应用开发工程师在完全不需要了解硬件的情况下，集中精力做好特定的行业专用数控系统。降低数控系统的开发成本，促进数控机床的普及应用。