基于FPGA的数控系统圆弧插补控制模块化设计

来源：机床与液压杂志2021年第8期北京时间：

作者：沈孟锋，羊荣金，陈敏捷，何剑敏，张学良

单位：杭州科技职业技术学院机电工程学院；杭州科技职业技术学院机电工程学院；杭州科技职业技术学院机电工程学院；杭州科技职业技术学院机电工程学院；杭州科技职业技术学院机电工程学院

摘要：针对数据采样圆弧插补算法进给速度慢、加工效率低等问题，提出一种模拟可配置电子凸轮箱的插补方法，构建了圆弧插补算法模型。采用硬件描述语言设计圆弧插补模块，基于FPGA控制系统建立多轴联动的运动控制实验平台。实验数据表明：当圆弧路径的半径为10 000个脉冲当量时，电机运行的误差峰值为11.4个，误差为0.114%；当圆弧路径的半径为15 000个脉冲当量时，电机运行的误差峰值为13.2个，误差为0.088%。误差峰值出现在伺服电机换向时，是由其自身的机械特性和传动刚性所致。结果表明：电子凸轮箱式插补算法的插补轴并行独立，因此其速度快、精度高、可靠性强；通过调节各插补轴分量形成各类圆弧轨迹路径，因此方便、灵活且柔性高。

关键词：FPGA;电子凸轮箱;圆弧插补;逻辑设计

基金资助：浙江省自然科学基金项目（GG19E050019）；浙江省教育厅一般科研课题（Y202043150）；杭州科技职业技术学院“互联网+教学”优秀案例培育项目(201905)