多轴运动控制器的研制及应用推广研究

戚云丰

【摘 要】在技术不断进步、发展的背景下，多轴运动控制器的研制有了新的进步，为其推广应用奠定了基础。对此，笔者将简单阐述多轴运动控制器的研制方式，并以此为基础，从不同的角度探究多轴运动控制器的应用、推广方式，以期为相关人员提供参考。

【关键词】多轴运动控制器；技术研制；应用推广

在笔者所在的项目团队中，目前开发了多轴运动控制器，该产品以ARM Cortex-M3核单片机为核心，主要优点有运算速度快，性价比高，能够作为“机器换人”所使用设备或者机械手的控制器，且该控制器二次开发较为容易，既可用于集成以整体方案出售，又可进行单品销售，有较好的市场前景。

一、多轴运动控制器的研制

在多轴运动控制器的研制中，金华职业技术学院为项目承担单位，负责提供产品测试场地、实验设备，提供与浦江水晶行业协会、永康市门业协会的沟通渠道，从技术、推广等层面提供指导。

（一）系统构成

就多轴运动控制器来说，其整体的结构中，PC机作为上位机，同时在PCI总线的基础上述实现与下位机之间的通信。为了能够进一步满足数据传输的需求，多轴运动控制器中的PCI控制芯片、DSP等，都必须采用双口的方式，实现与ARM Rortex-M3之间的地数据传输，保证多轴运动控制器可以稳定运行。而多轴运动控制器的下位机，即对PWM发生电路、控制电压转换电路、正交编码处理电路、CPLD译码电路、存储器扩展电路、外围辅助电路、DSP最小系统的集成。在这一基础上，多轴运动控制器就能够实现运行，并在每一个伺服周期中，对其控制信号、驱动器等进行控制，进而实现调整运动模式、控制启停的目的

（二）编程语言

在多轴运动控制器的研制中，以Win10系統作为基础平台，实现对系统的编程。其中，多轴运动控制器的控制过程设计，应该采用GML编程语言，并结合图像化的程序流程，设计一个具有执行能力的模块，为机械手的操作提供便利。在多轴传统系统之中，GML编程语言对轴进行了定义：（1）系统中的物理轴，其就是指使用模块控制驱动的电机；（2）系统中的虚构轴，实际上是一个没有力矩输出的电机，但是其能够以理想的方式运行，所以在编程的过程中必须进行精准的分析、思考；（3）系统中的虚拟轴，是与虚构轴或者物理轴相互啮合的轴，比例为1：1。采用GML编程语言的技术方式，主要是以内其具体较强的灵活性，即对正反向齿轮啮合就进行模拟，为设计人员的研制工作提供便利，保证控制精度的合理性。

二、多轴运动控制器的应用推广

在笔者所在团队的研究中，多轴运动控制器的研制、应用推广，有着具体的分工，并与相关的企业单位进行合作，分析多轴运动控制器的实际应用效果，为推广的方案设计提供参考。金华浦江灯饰总厂为项目合作单位，负责提供样机展示的场地以及水晶加工机械手的制造，作为多轴运动控制器的执行机构；金华天勤科技有限公司为多轴控制器的生产提供代工。

（一）应用推广案例

在灯饰加工机械的连续运作、生产中，将多轴运动控制器应用在其中，可以为机械手提供一个全新的生产方式。具体来说，为了能够进一步增强灯饰生产中，系统的可视性、可扩展性，就需要在研制的过程中对一个虚构轴进行定义，进而提高位置的精准性，并对系统的运行赋予更加真实的意义，即提高加工效率。于是，在多轴运动控制器的运行中，所有的电机都能够正常运行，且依据正常的比例与虚构轴啮合，进而实现灯饰的生产目的[1]。另外，在多轴运动控制器的应用中，还必须设计一个虚拟轴，使其能够与虚构轴同步，进而为机械手的操作、控制等提供参考，优化灯饰生产、加工的流程、方式，甚至可以以此提高灯饰加工的质量。不仅如此，在新时代的背景下，本团队的研制人员，还综合分析下水晶加工、门业加工行业的应用情况，积极对当前多轴运动控制器进行升级，使其更适用于工业4.0需求，为向其他行业拓展应用奠定基础。

（二）应用实际效果

以多轴运动控制器为基础，在灯饰的加工生产之中，优化了传统的加工模式，充分发挥了ARM Cortex-M3核单片机的作用，并结合GML编程技术实现系统的运行。在实际的应用之中，多轴运动控制器所产生的效果，主要体现在以下几方面：

（1）信号传输速度快。在灯饰加工的过程中，多轴运动控制器会对各个环节、产品等，进行系统的扫描，从而获得相应的参数、错误诊断等信息，然后使用信息模块进行传输。同时，由于多轴运动控制器的系统中，ARM Cortex-M3核单片机中存在一个独立的传输模块，所以能够对信号进行及时的传输，保证灯饰生产的合理性、高效性。

（2）定位精度较高。结合上文所述可知，在应用多轴运动控制器的过程中，需要设置虚拟轴、虚构轴，所以能够提高位置的精准性，并对其各个单元的位置进行适当的调整、处理。在这样的前提下，灯饰加工的精度就会提高，保证产品的质量，满足用户的相关需求。

（3）可靠性较强。在对多轴运动控制器进行编程的过程中，研制人员采用GML编程语言，其具备支持多种任务同时运行的优势，所以能够以参数为基础建立一个全新的逻辑关系。通过这样的方式，可以减小指令方面存在的耦合，进而提高可读性、可靠性，保证多轴运动控制器可以稳定运行。

（三）推广方式优化

在对多轴运动控制器进行推广的过程中，需要对当前的推广方式，进行不断创新、优化，保证其具备较强的适应性，强化推广的效果。对此，相关人员可以采用以下几种方式，实现对多轴运动控制器推广方式的优化：

（1）运用先进技术。建立“互联网+”网络营销团队，并且构建产品的微信公众平台服务平台。最终达到互联网营销的核心目标，并建立一种从生产商到客户的直接销售的业务形式，也就是B2C的销售模式，降低产品和服务的成本来获取价格优势，提升产品和服务的竞争力[2]。

（2）加大宣传力度。以ARM Cortex-M3核单片机为核心技术的多轴运动控制器，其不同于传统的设备，无论是功能还是设计等，都有了明显的提升、优化，可以为广大的机械手提供便利。因此，在对多轴运动控制器进行推广的过程中，就应该加大宣传力度，彰显新型设备的优势，以此来吸引更多企业的关注。

（3）建立合作关系。与多轴运动控制器的应用相似，在推广的过程中也应该与众多的企业建立合作关系，进而加深企业对多轴运动控制器的认识，熟悉新型设备的功能、优势。基于这样的方式，企业就可以作为“中介”，实现对设备的推广，便于形成良好的口碑、形象，实现推广工作的目的。

三、结语

综上所述，多轴运动控制器的研制中，所涉及的技术方式较为广泛，其中的核心技术为ARM Cortex-M3核单片机，其最终的研究成果可以为机械手的工作，提供更多的便利、帮助。在这一基础上，充分发挥了多轴运动控制器的价值、作用，提高了日常工作的质量、效率，优化机械手的工作方式，推动机械行业更加稳定的发展。

【参考文献】

[1]田建平.多自由度刀具测量平台运动控制技术研究[D].西安工业大学，2016.

[2]林映武.低速冲击微动磨损试验台的研制及实验研究[D].西南交通大学，2016.