WindowsCE嵌入式6軸運(yùn)動(dòng)控制器
iMC2650A WindowsCE嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器的主要特征是：基于ARM9和第Ⅱ代iMC運(yùn)動(dòng)控制ASIC設(shè)計(jì)，六軸嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器，使用WindowsCE嵌入式操作系統(tǒng)。
（一）主要嵌入式計(jì)算機(jī)資源
（1）CPU：ARM9核處理器LPC3250，帶浮點(diǎn)協(xié)處理單元，主率208Mhz，64M RAM；
（2）FLASH：已集成WindowsCE嵌入式操作系統(tǒng)及各接口驅(qū)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)庫(kù)；
（3）SD卡座：可用于插入SD卡，存儲(chǔ)用戶程序及文件；
（4）LCD觸摸屏： 8寸或10寸TFT液晶屏，分辨率：800x600，含觸摸屏；
（5）8x8矩陣鍵盤(pán)：可以連接所配的8x8矩陣鍵盤(pán)，用戶可自定義按鍵；用戶也可以自行設(shè)計(jì)矩陣鍵盤(pán)（最大8x8），可通過(guò)格式文件自定義按鍵；
（6）PS/2鍵盤(pán)：具有PS/2鍵盤(pán)接口，可以直接連接計(jì)算機(jī)PS/2鍵盤(pán)。注意：矩陣鍵盤(pán)和PS/2鍵盤(pán)不能同時(shí)使用。
（7）RS232串口：提供一個(gè)用戶串口，可用于實(shí)現(xiàn)控制器與其它設(shè)備通信。
該控制器就像一臺(tái)完整的計(jì)算機(jī)，集成了操作系統(tǒng)（WindowsCE）及各驅(qū)動(dòng)程序、液晶顯示屏、觸摸屏、鍵盤(pán)等硬件，用戶只需安裝Visual Studio 2005，通過(guò)一根網(wǎng)線與控制器連接，即可象開(kāi)發(fā)PC程序一樣方便快捷地開(kāi)發(fā)用戶程序。
控制器系統(tǒng)中集成了WindowsCE下的運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)庫(kù)，提供完整詳細(xì)的運(yùn)動(dòng)控制范例，該程序可用于用戶調(diào)試運(yùn)動(dòng)控制器的主要控制功能，我們隨機(jī)提供該程序的源代碼，用戶可以在此框架上快速地開(kāi)發(fā)自己的應(yīng)用。
提供詳細(xì)的開(kāi)發(fā)文檔以及技術(shù)支持，用戶無(wú)需了解嵌入式開(kāi)發(fā)技術(shù)，即可象開(kāi)發(fā)PC應(yīng)用一樣在該平臺(tái)下開(kāi)發(fā)運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用。
（二）主要運(yùn)動(dòng)控制硬件資源
（1）最多可控制6軸伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)；
（2）脈沖+方向或正向脈沖+負(fù)向脈沖輸出模式可選，差分/單端（集電極開(kāi)路）輸出可選；
（3）共有48個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入；
（4）共有24個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出，最大容許電流為500mA，其中有8個(gè)可以設(shè)置上電初始時(shí)的通斷狀態(tài)，可直接驅(qū)動(dòng)小電流的繼電器、電磁閥等；
（5）每軸均有編碼器輸入接口、伺服使能、伺服清零、伺服到位、伺服報(bào)警接口；
（6）1個(gè)輔助編碼器接口，可用于連接電子手輪、光柵尺等正交編碼器設(shè)備；
（7）1個(gè)停止開(kāi)關(guān)輸入，可用于連接急停開(kāi)關(guān)。
(三)主要指標(biāo)
（1） 控制周期：0.25 mS；
（2） 1~6軸獨(dú)立或同步控制；
（3）脈沖輸出最高頻率：10Mhz；
（4） 編碼器最高輸入頻率10MHz（禁止數(shù)字濾波時(shí)），或1.5MHz（使能數(shù)字濾波時(shí)）；
（5） 32位的指令和反饋位置范圍(PULSE)：-2,147,483,648 ～ 2,147,483,647，即[-2^31,2^31)；
（6） 位置誤差：≤ 1 PULSE；
（7）速度范圍(受限于隔離器件)：-10000000 PULSE/S ～ 10000000 PULSE/S
（8）指令速度分辨率（誤差）：小于0.003%
（9）48位精度電子齒輪傳動(dòng)比；
（10）1~6軸直線插補(bǔ)運(yùn)算精度誤差≤1/65536；
（11）事件指令處理時(shí)間< 0.1uS；
（12）高度集成的單芯片核心ASIC控制，高可靠性；
（13）所有輸入輸出信號(hào)均經(jīng)過(guò)隔離，高速信號(hào)：rms 2.5KV，I/O：rms 4KV，高抗干擾能力；
（14）所有輸入輸出均直接以EIA/TIA-422差分對(duì)或高電平（24V）進(jìn)出控制卡，減少信號(hào)在傳輸過(guò)程中受到干擾；
（15）用戶可自設(shè)密碼對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加密，保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)利益。
(16) 固件可遠(yuǎn)程更新。
（四）主要控制功能
1. 每個(gè)軸支持線性軸和環(huán)形軸。
2. 每個(gè)軸支持雙坐標(biāo)系下的規(guī)劃運(yùn)動(dòng)：主坐標(biāo)系統(tǒng)MCS和輔坐標(biāo)系統(tǒng)PCS。
在主坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，可同時(shí)執(zhí)行輔坐標(biāo)系下的點(diǎn)到點(diǎn)或連續(xù)速度運(yùn)動(dòng)，得到疊加的運(yùn)動(dòng)效果。
3. 連續(xù)（速度）運(yùn)動(dòng)。
(1)支持同時(shí)存在主、輔兩個(gè)坐標(biāo)系下的連續(xù)速度運(yùn)動(dòng)；
(2)先進(jìn)的智能S速度曲線控制，加減速過(guò)程更平滑；
(3)速度斜升并到達(dá)目標(biāo)速度的過(guò)程可以與其它變量同步，如與位移同步或與時(shí)間同步等；
4. 點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)
(1)支持雙坐標(biāo)系下同時(shí)執(zhí)行點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)疊加運(yùn)動(dòng)；
(2)雙坐標(biāo)系均支持以絕對(duì)位置和相對(duì)距離的方式給出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)；
(3)雙坐標(biāo)系均支持普通模式和跟蹤模式。
(4)先進(jìn)的智能S曲線加減速規(guī)劃算法，支持非對(duì)稱的加速和減速過(guò)程，允許在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的任意時(shí)刻改變目標(biāo)位置或移動(dòng)速度。
(5)可以臨時(shí)暫停運(yùn)動(dòng)過(guò)程。
5. 電子齒輪運(yùn)動(dòng)模式。
(1)傳動(dòng)比率為48位，實(shí)現(xiàn)超高精度的齒輪傳動(dòng)。
(2)從動(dòng)軸可以跟隨主動(dòng)軸的各種指令位置值，或編碼器反饋值。
(3)支持自由的接合過(guò)程和同步的接合過(guò)程，接合時(shí)主動(dòng)軸可以處于加速或勻速運(yùn)動(dòng)。
自由接合過(guò)程是指從動(dòng)軸以加速度或減速度改變其速度，逐漸達(dá)到傳動(dòng)速度；
同步接合過(guò)程是指當(dāng)指定的位移或時(shí)間（同步源）變化指定的值時(shí)，從動(dòng)軸達(dá)到傳動(dòng)速度。
(4)可以在主動(dòng)軸的任何狀態(tài)改變傳動(dòng)比率。傳動(dòng)比率改變后，也可以自由地或同步地進(jìn)行速度斜升過(guò)程，逐漸達(dá)到新的傳動(dòng)速度。
(5)脫離嚙合后的運(yùn)行模式有兩種：按原傳動(dòng)速度或指定速度運(yùn)行（或減速停止）。
(6)支持自由的脫離嚙合過(guò)程和同步的脫離嚙合過(guò)程。
(7)可與事件指令結(jié)合，實(shí)現(xiàn)靈活、精準(zhǔn)的同步運(yùn)動(dòng)。
(8)執(zhí)行電子齒輪運(yùn)動(dòng)的同時(shí)可以疊加輔坐標(biāo)系下的點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。
6. 多軸線性同步運(yùn)動(dòng)。
7. 電子手輪運(yùn)動(dòng)模式。
8. 時(shí)間/位移非線性同步運(yùn)動(dòng)。
“時(shí)間-位移”同步運(yùn)動(dòng)（T-P）：歷經(jīng)指定的時(shí)間，移動(dòng)到指定的位移（可以是相對(duì)位移，也可以是絕對(duì)位置）；
“位移-位移”同步運(yùn)動(dòng)（P-P）：參考軸移動(dòng)指定的位移時(shí)，指定軸移動(dòng)到指定的位移（可以是相對(duì)位移，也可以是絕對(duì)位置）；
“時(shí)間-速度”（T-V）：歷經(jīng)指定的時(shí)間，指定軸達(dá)到指定的目標(biāo)速度（連續(xù)速度運(yùn)動(dòng)模式下）；
“位移-速度”（P-V）：參考軸移動(dòng)指定的位移時(shí)，指定軸達(dá)到指定的目標(biāo)速度（連續(xù)速度運(yùn)動(dòng)模式下）。
9. 輪廓運(yùn)動(dòng)。
輪廓運(yùn)動(dòng)是指多個(gè)軸聯(lián)動(dòng)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)沿輪廓曲線的軌跡移動(dòng)，可應(yīng)用于加工、切割、雕刻、圍字、仿形等。
(1)具有專用于輪廓運(yùn)動(dòng)的緩沖器（CFIFO）；
(2)運(yùn)動(dòng)點(diǎn)位數(shù)據(jù)必須由上位計(jì)算機(jī)計(jì)算產(chǎn)生，借助計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算能力可以處理復(fù)雜的平面或空間曲線；
(3)iMC2內(nèi)部具有高精度樣條插補(bǔ)模塊，能對(duì)于上位機(jī)送入的運(yùn)動(dòng)點(diǎn)位數(shù)據(jù)（或微小線段）進(jìn)行光滑擬合，使輪廓運(yùn)動(dòng)的軌跡更平滑；
(4)參與輪廓運(yùn)動(dòng)的軸數(shù)不限。
10. 直線/圓弧插補(bǔ)（軟插補(bǔ)）。
直線/圓弧插補(bǔ)功能由計(jì)算機(jī)計(jì)算而產(chǎn)生點(diǎn)位數(shù)據(jù)，通過(guò)輪廓運(yùn)動(dòng)模式實(shí)現(xiàn)。
(1)支持二維平面和三維空間的直線和圓弧；
(2)支持連續(xù)路徑插補(bǔ)，每段直線/圓弧都可以指定運(yùn)行速度和終點(diǎn)速度；
11.多軸線性連續(xù)插補(bǔ)(硬件插補(bǔ))
多軸線性連續(xù)插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)屬于連續(xù)路徑運(yùn)動(dòng)，線段與線段之間的銜接可以是連續(xù)、不間斷的，常用于多軸線性同步運(yùn)動(dòng)，如彈簧機(jī)等。通過(guò)專有FIFO的緩沖處理，iMC可以不間斷處理大量微小線段，因此也可以用于路徑加工、切割、圍字等。iMC2的連續(xù)插補(bǔ)具有強(qiáng)大且實(shí)用的功能，主要特點(diǎn)有：
（1）支持單個(gè)軸~全部軸連續(xù)插補(bǔ)，控制卡內(nèi)部硬件插補(bǔ)運(yùn)算，高速高精度（誤差<1脈沖單位）；
（2）段與段之間的銜接過(guò)渡采用三階融合技術(shù)，路徑運(yùn)動(dòng)更平滑；
（3）獨(dú)有技術(shù)，可以在段之間插入等待指令、寫(xiě)參數(shù)指令、事件指令，復(fù)雜的同步運(yùn)動(dòng)一氣呵成；
（4）可以指定每段的運(yùn)行速度和段末速度；
（5）路徑的規(guī)劃速度可以是合成速度，或某指定軸的速度；
（6）可以實(shí)時(shí)改變速度比率。
12. 點(diǎn)動(dòng)（JOG）。
13. 搜尋及設(shè)置機(jī)械原點(diǎn)（回零）。
(1)可以向指定的方向自動(dòng)搜尋原點(diǎn)，支持三類機(jī)械硬件：A. 僅有原點(diǎn)開(kāi)關(guān)；B. 原點(diǎn)開(kāi)關(guān)+編碼器索引信號(hào)（Z相）； C. 僅有編碼器索引信號(hào)。根據(jù)捕捉原點(diǎn)信號(hào)的方式不同共有七種方案供選擇。
(2)自動(dòng)搜尋過(guò)程可以設(shè)置高速和低速兩個(gè)搜尋速度。
(3)可向任何一個(gè)方向出發(fā)搜尋原點(diǎn)，遇到限位自動(dòng)返回。
(4)可以設(shè)置搜尋到原點(diǎn)位置后，自動(dòng)移動(dòng)到指定的位置（homestpos）。
(5)可以設(shè)置原點(diǎn)位置的偏移值（homepos）。
(6)可以指定檢測(cè)原點(diǎn)開(kāi)關(guān)的上升沿或下降沿
(7)可以直接使用探針信號(hào)或主編碼器的索引信號(hào)來(lái)設(shè)置原點(diǎn)，且可以是僅設(shè)置一次，或每次檢測(cè)到信號(hào)都設(shè)置原點(diǎn)。
(8)主機(jī)在任何時(shí)候（包括運(yùn)動(dòng)中）都可以通過(guò)指令直接設(shè)置當(dāng)前點(diǎn)為原點(diǎn)。
(9)可以通過(guò)事件指令靈活實(shí)現(xiàn)用戶自定義的設(shè)置原點(diǎn)方式。
14. 基于事件觸發(fā)的同步運(yùn)動(dòng)
iMCⅡ芯片內(nèi)部具有獨(dú)創(chuàng)的事件處理機(jī)，通過(guò)一種實(shí)時(shí)事件處理機(jī)制（Event-Driven Motion，EDM）來(lái)實(shí)現(xiàn)高速高精同步運(yùn)動(dòng)。
15. 其它輔助功能
如暫停、位置斷點(diǎn)、位置捕獲、計(jì)時(shí)等。
16. 運(yùn)動(dòng)平滑
先進(jìn)的智能平滑算法，使速度的導(dǎo)數(shù)（加速度）連續(xù)，平滑加減速過(guò)程，平滑因子可設(shè)。
17. 位置誤差補(bǔ)償。
具有靜止誤差補(bǔ)償功能，即在規(guī)劃運(yùn)動(dòng)完成時(shí)進(jìn)行誤差補(bǔ)償，保證誤差始終處于一個(gè)可設(shè)定的“窗口”范圍內(nèi)，既保證定位精度，又避免振動(dòng)的產(chǎn)生，簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制。補(bǔ)償?shù)乃俣瓤稍O(shè)置。
18. 錯(cuò)誤與安全
多級(jí)錯(cuò)誤檢測(cè)及安全防護(hù)功能：
(1)加速度限制；
(2)速度限制；
(3)外部設(shè)備錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)（如伺服報(bào)警等）；
(4)硬件限位開(kāi)關(guān)；
(5)軟件位置限位；
(6)指令位置異常監(jiān)測(cè)；
(7)嚴(yán)重位置誤差（如電機(jī)受堵等）；
(8)位置誤差超限；
(9)急停。
19. 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)標(biāo)識(shí)
20. 動(dòng)態(tài)跟隨窗口
21. 位置反饋
每個(gè)軸都有正交編碼器接口，可以連接旋轉(zhuǎn)型編碼器或線性光柵尺等正交編碼傳感器，用于位置反饋。得益于靜止誤差補(bǔ)償功能，步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)也可以添加編碼器位置傳感器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
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