基于FPGA的喷涂机运动控制系统设计

发布时间：2023-03-22 22:32

　　自动喷涂机离不开精确的运动控制,传统的喷涂机运动控制系统大多用单片机或运动控制芯片设计,存在处理速度慢、实时性差且精度不够高等缺点。本文针对小型生产线的五轴自动喷涂机设计了一种基于FPGA+ARM的运动控制系统,能够实现对喷涂机的控制,可以有效解决喷涂的精度、效率不高等问题,并具有可扩展性。系统主要由FPGA运动控制器、人机交互模块以及实现ARM与FPGA间通信的总线模块等组成,FPGA运动控制器的设计包括输入信息分析模块、速度控制模块、直线与圆弧插补模块以及旋转轴的控制模块。设计中采用梯形加减速算法控制电机行进速度,用数字积分法实现直线与圆弧两种插补模式。喷涂机的五轴包括控制喷枪运动的三个直线轴,以及控制夹具与喷枪旋转的两个旋转轴。用户可以通过按键输入所需轨迹的坐标信息,ARM作为主处理器接收显示屏上的数据并发送至FPGA,经过插补输出三轴的方向和位移脉冲,输出脉冲接入电机驱动器驱动步进电机,进而带动喷枪行走出预定的轨迹。对于两个旋转轴,同样输出脉冲驱动夹具和喷枪旋转到指定位置。通过对系统进行功能测试,验证了设计的正确性,达到了最初的设计目标与要求。

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstracts
第一章 绪论
    1.1 论文背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文主要内容和组织结构
第二章 运动控制算法
    2.1 速度控制算法
        2.1.1 加减速算法分类
        2.1.2 梯形加减速算法原理
    2.2 插补算法
        2.2.1 插补算法分类
        2.2.2 数字积分法原理
        2.2.3 DDA直线插补原理
        2.2.4 DDA圆弧插补原理
    2.3 本章小结
第三章 系统设计
    3.1 总体设计
        3.1.1 控制方案比较与选择
        3.1.2 总体设计
    3.2 电源模块
    3.3 STM32处理器电路
        3.3.1 时钟和复位电路
        3.3.2 下载电路
        3.3.3 总线接口电路
    3.4 FPGA运动控制器电路
        3.4.1 芯片选型
        3.4.2 时钟电路
        3.4.3 配置电路
    3.5 驱动接口电路
    3.6 输入输出隔离电路
    3.7 人机交互模块
        3.7.1 按键电路
        3.7.2 按键程序
        3.7.3 LCD显示电路
        3.7.4 显示程序
    3.8 总线模块
    3.9 本章小结
第四章 运动控制器设计
    4.1 输入信息分析模块
    4.2 速度控制模块
    4.3 直线插补模块
    4.4 圆弧插补模块
    4.5 旋转轴控制模块
    4.6 本章小结
第五章 系统测试
    5.1 系统硬件调试
    5.2 测试及结果分析
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
附录1
致谢



本文编号：3767716