強(qiáng)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核MotionRT750

MotionRT750是正運(yùn)動(dòng)技術(shù)首家自主自研的x86架構(gòu)Windows系統(tǒng)或Linux系統(tǒng)下獨(dú)占確定CPU的強(qiáng)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核。

該方案采用獨(dú)占確定CPU內(nèi)核技術(shù)實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)性能的強(qiáng)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制。它將核心的運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器人算法、數(shù)控（CNC）及機(jī)器視覺等強(qiáng)實(shí)時(shí)的任務(wù)，集中運(yùn)行在1-2個(gè)專用CPU核上。與此同時(shí)，其余CPU核則專注于處理Windows/Linux相關(guān)的非實(shí)時(shí)任務(wù)。

此外集成MotionRT750 Runtime實(shí)時(shí)層與操作系統(tǒng)非實(shí)時(shí)層，并利用高速共享內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，顯著提升了運(yùn)動(dòng)控制與上層應(yīng)用間的通信效率及函數(shù)執(zhí)行速度，最終實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定、更高效的智能裝備控制，確保了運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)的絕對(duì)實(shí)時(shí)性與系統(tǒng)穩(wěn)定性，特別適用于半導(dǎo)體、電子裝備等高速高精的應(yīng)用場(chǎng)合。

MotionRT750應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

1.跨平臺(tái)兼容性：支持Windows/Linux系統(tǒng)，適配不同等級(jí)CPU。

2.開發(fā)靈活性：提供多語言編程接口，便于二次開發(fā)與功能定制。

3.實(shí)時(shí)性提升：通過CPU內(nèi)核獨(dú)占機(jī)制與高效LOCAL接口，實(shí)現(xiàn)2-3us指令交互周期，較傳統(tǒng)PCI/PCIe方案提速近20倍。

4.擴(kuò)展能力強(qiáng)化：多卡多EtherCAT通道架構(gòu)支持254軸運(yùn)動(dòng)控制及500usEtherCAT周期。

5.系統(tǒng)穩(wěn)定性：32軸125us EtherCAT冗余架構(gòu)消除單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)，保障連續(xù)生產(chǎn)。

6.安全可靠性：不懼Windows系統(tǒng)崩潰影響，藍(lán)屏?xí)r仍可維持急停與安全停機(jī)功能有效，確保產(chǎn)線安全運(yùn)行。

7.功能擴(kuò)展性：實(shí)時(shí)內(nèi)核支持C語言程序開發(fā)，方便功能拓展與實(shí)時(shí)代碼提升效率。

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更多關(guān)于MotionRT750的詳情介紹與使用點(diǎn)擊→強(qiáng)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核MotionRT750(一)：驅(qū)動(dòng)安裝、內(nèi)核配置與使用。

超實(shí)時(shí)EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE6032H

XPCIE6032H運(yùn)動(dòng)控制卡集成6路獨(dú)立EtherCAT主站接口。整卡最高可支持254軸運(yùn)動(dòng)控制；125usEtherCAT通訊周期時(shí)，兩個(gè)端口配置冗余最高可支持32軸運(yùn)動(dòng)控制。6個(gè)EtherCAT主站各通道獨(dú)立工作，多EtherCAT主站互不影響。

XPCIE6032H視頻介紹可點(diǎn)擊→全球首創(chuàng)！PCIe 6路高性能EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE6032H。

XPCIE6032H運(yùn)動(dòng)控制卡面向半導(dǎo)體設(shè)備、精密3C電子、生物醫(yī)療儀器、新能源裝備、人形機(jī)器人及激光加工等高速高精場(chǎng)景，為固晶機(jī)、貼片機(jī)、分選機(jī)、鋰電切疊一體機(jī)、高速異形插件設(shè)備等自動(dòng)化裝備提供核心運(yùn)動(dòng)控制支持。

XPCIE6032H硬件特性：

1.EtherCAT通訊周期可到125us（需要主機(jī)性能與實(shí)時(shí)性足夠)。

2.板卡集成6路獨(dú)立的EtherCAT主站接口，最多可支持254軸運(yùn)動(dòng)控制。

3.搭載運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT750。

4.相較于傳統(tǒng)的PCI/PCIe、網(wǎng)口等通訊方式，速度可提升10-100倍以上。

5.板載16路高速輸入，16路高速輸出。

6.板載4路高速鎖存，4路通用PWM輸出。

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超實(shí)時(shí)EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE2032H

XPCIE2032H集成2路獨(dú)立EtherCAT接口。整卡最高可支持至254軸運(yùn)動(dòng)控制；125usEtherCAT通訊周期時(shí)，單接口最高可支持32軸運(yùn)動(dòng)控制。2個(gè)EtherCAT主站各通道獨(dú)立工作，多EtherCAT主站互不影響。

雙EtherCAT主站端口可任意設(shè)置為以下通道，且兩個(gè)端口也設(shè)置為不同類型通道:

● 高速通道-EtherCAT通訊周期125us

● 常規(guī)通道-EtherCAT通訊周期250us-8ms

XPCIE2032H視頻介紹可點(diǎn)擊→高速高精運(yùn)動(dòng)控制！PCIe超實(shí)時(shí)2通道EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡上市！。

XPCIE2032H硬件特性：

1.EtherCAT通訊周期可到125us（需要主機(jī)性能與實(shí)時(shí)性足夠)。

2.板卡集成2路獨(dú)立的EtherCAT主站接口，最多可支持254軸運(yùn)動(dòng)控制。

3.搭載運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT750。

4.相較于傳統(tǒng)的PCI/PCIe、網(wǎng)口等通訊方式，速度可提升10-100倍以上。

5.板載8路高速輸入，16路高速輸出。

6.板載4路高速鎖存，4路通用PWM輸出。

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PCIe EtherCAT實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE1032H

XPCIE1032H是一款基于PCI Express的EtherCAT總線運(yùn)動(dòng)控制卡，可選6-64軸運(yùn)動(dòng)控制，支持多路高速數(shù)字輸入輸出，可輕松實(shí)現(xiàn)多軸同步控制和高速數(shù)據(jù)傳輸。

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XPCIE1032H運(yùn)動(dòng)控制卡集成了強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制功能，結(jié)合MotionRT7運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)軟核，解決了高速高精應(yīng)用中，PC Windows開發(fā)的非實(shí)時(shí)痛點(diǎn)，指令交互速度比傳統(tǒng)的PCI/PCIe快10倍。

XPCIE1032H硬件特性：

1.6-64軸EtherCAT總線+脈沖可選，其中4路單端500KHz脈沖輸出。

2.16軸EtherCAT同步周期500us，支持多卡聯(lián)動(dòng)。

3.板載16點(diǎn)通用輸入，16點(diǎn)通用輸出，其中8路高速輸入和16路高速輸出。

4.通過EtherCAT總線，可擴(kuò)展到512個(gè)隔離輸入或輸出口。

5.支持PWM輸出、精準(zhǔn)輸出、PSO硬件位置比較輸出、視覺飛拍等。

6.支持直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、連續(xù)軌跡加工（速度前瞻）。

7.支持電子凸輪、電子齒輪、位置鎖存、同步跟隨、虛擬軸、螺距補(bǔ)償?shù)裙δ堋?/p>

8.支持30+機(jī)械手模型正逆解模型算法，比如SCARA、Delta、UVW、4軸/5軸 RTCP...

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市場(chǎng)背景

在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，我們經(jīng)常能遇到一些精度上的補(bǔ)償問題，下面正運(yùn)動(dòng)給大家介紹幾種實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景，可以更好地解決一些場(chǎng)景應(yīng)用的問題，無論是導(dǎo)軌的螺距分布不夠均勻，使運(yùn)動(dòng)位置不準(zhǔn)確和螺距比較大的換向時(shí)軸旋轉(zhuǎn)不能立馬帶動(dòng)機(jī)臺(tái)移動(dòng)的現(xiàn)象，還是流水線傳送帶位置觸發(fā)不夠精準(zhǔn)，或者機(jī)構(gòu)上無可避免的固定偏差，運(yùn)動(dòng)中需要在已有的軌跡避免碰撞做一些微調(diào)。

那么接下來我們就來看一下如何通過正運(yùn)動(dòng)的指令來進(jìn)行針對(duì)這四種場(chǎng)合的補(bǔ)償。

場(chǎng)景一 運(yùn)動(dòng)中微調(diào)軌跡補(bǔ)償（可手輪觸發(fā)）

應(yīng)用描述：把主軸運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)復(fù)制到從軸，并保留一個(gè)虛擬軸作為微調(diào)入口。CONNECT指令把軸0與軸1按1:1比例耦合，確保兩者位移、速度、加減速度一致；同時(shí)另設(shè)虛擬軸2，通過ADDAX將它的脈沖疊加到軸1，形成“主軸+補(bǔ)償”的復(fù)合軌跡。觸發(fā)源選用IN0的邊沿信號(hào)，上升沿正向補(bǔ)5脈沖，下降沿負(fù)向補(bǔ)5脈沖，實(shí)現(xiàn)手輪式即時(shí)修正，無需停機(jī)。

● Basic代碼如下:

'示例一：運(yùn)動(dòng)中微調(diào)軌跡補(bǔ)償
'適用同步場(chǎng)合或者非同步場(chǎng)合中操作，有些場(chǎng)合可以通過手輪運(yùn)動(dòng)微調(diào)軌跡，達(dá)到在運(yùn)動(dòng)中亦可輕微補(bǔ)償
BASE(0,1)
ATYPE=1,1
UNITS=100,100
DPOS=0,0
SPEED=20,20
ACCEL=200,200
DECEL=200,200
TRIGGER					'自動(dòng)觸發(fā)示波器
CONNECT(1,0)  AXIS(1)		'軸0連接到軸1，比例為1
MOVE(100)  AXIS(0)         '軸1運(yùn)動(dòng)100，軸0運(yùn)動(dòng)100
BASE(2)
ATYPE=0
UNITS=100
ADDAX(2) AXIS(1)			'設(shè)置疊加的綁定軸，虛擬軸2疊加給實(shí)際軸1
WHILE 1
   IF SCAN_EVENT(IN(0)) > 0 THEN    		'IN0上升沿觸發(fā)
       MOVE(5)  AXIS(2)					'在運(yùn)動(dòng)中微調(diào)同步軸1軌跡位置
   ELSEIF SCAN_EVENT(IN(0)) < 0 THEN 	'IN0下降沿觸發(fā)        
       MOVE(-5) AXIS(2)					'在運(yùn)動(dòng)中微調(diào)同步軸1軌跡位置
  ENDIF
wend

● 具體指令內(nèi)容：

①CONNECT-同步運(yùn)動(dòng)

②ADDAX-運(yùn)動(dòng)疊加

● 效果如下：

紅色箭頭部分即補(bǔ)償部分，WHILE循環(huán)內(nèi)SCAN_EVENT監(jiān)測(cè)IN0邊沿，MOVE(5)或MOVE(-5) AXIS(2)完成±5脈沖的瞬時(shí)疊加，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行中補(bǔ)償?shù)男Ч?/p>

場(chǎng)景二 激光測(cè)高Z軸追平

應(yīng)用描述：激光測(cè)高設(shè)備通過通訊處理，把激光測(cè)出的高度與標(biāo)準(zhǔn)平面差值HighData通過串口實(shí)時(shí)送達(dá)控制器。控制器將軸3設(shè)為實(shí)際Z軸，軸4設(shè)為補(bǔ)償虛擬軸，ADDAX(4) AXIS(3)使補(bǔ)償脈沖直接疊加到Z軸。

當(dāng)IN1上升或下降沿到達(dá)時(shí)，MOVEABS(HighData) AXIS(4)立即把激光測(cè)得的偏差寫入軌跡，相機(jī)在即將拍照瞬間完成焦平面自動(dòng)對(duì)齊。

● Basic代碼如下：

'示例二：激光測(cè)高微調(diào)相機(jī)Z軸高度
'激光器測(cè)高補(bǔ)償Z軸示例，讓Z軸上的相機(jī)保持拍照平面和目標(biāo)平面統(tǒng)一高度
'測(cè)高數(shù)據(jù)采用激光器提前通訊過來，激光器保持在相機(jī)前方獲取測(cè)高數(shù)據(jù)，提前反饋給Z軸進(jìn)行微調(diào)
DIM HighData '測(cè)高偏差數(shù)據(jù)（通訊或者硬件接口獲?。┬枰獦?biāo)定好零點(diǎn)參數(shù)
BASE(3,4)
ATYPE=1,0'軸3為實(shí)際Z軸，軸4為虛擬軸
UNITS=100,100
DPOS=0,0
SPEED=20,20
ACCEL=200,200
DECEL=200,200
ADDAX(4) AXIS(3) '軸4疊加脈沖給軸3
WHILE 1  
   IF SCAN_EVENT(IN(1)) > 0 THEN     'IN1上升沿觸發(fā)
       MOVEABS(HighData) AXIS(4) '通過偏差數(shù)據(jù)補(bǔ)償調(diào)整Z軸高度 
   ELSEIF SCAN_EVENT(IN(1)) < 0 THEN  'IN1下降沿觸發(fā)
       MOVEABS(HighData) AXIS(4) '通過偏差數(shù)據(jù)補(bǔ)償調(diào)整Z軸高度  
   ENDIF
wend

● 效果如下：

在線命令輸入HighData = 1.5，模擬獲取的偏差值為1.5，通過示波器可以觀察到，輸入口1信號(hào)觸發(fā)時(shí)，紅色曲線Z軸補(bǔ)償移動(dòng)了1.5。

場(chǎng)景三 飛拍鎖存修正

應(yīng)用描述：將傳感器輸出接入驅(qū)動(dòng)器高速探針口，控制器通過總線讀取鎖存值，與理論目標(biāo)坐標(biāo)Target比較得到偏差P。由于驅(qū)動(dòng)器響應(yīng)滯后，P可能包含伺服周期累積誤差，需在下一插補(bǔ)周期立即補(bǔ)償。

通過REG_POS捕獲實(shí)際的飛拍位置，重新修正飛拍位置,當(dāng)IN0上升或下降沿到達(dá)時(shí)，立即把偏差寫入table進(jìn)行修正，觸發(fā)一次拍照即修正，根據(jù)修正后的位置進(jìn)行飛拍，無需減速停頓，滿足高速飛拍節(jié)拍要求。

● 具體指令內(nèi)容：

REGIST-鎖存

● Basic代碼如下：

'示例三：飛拍鎖存位置補(bǔ)償，根據(jù)驅(qū)動(dòng)器探針反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償
'動(dòng)態(tài)與靜態(tài)點(diǎn)結(jié)合處理，或者提前通過位置傳感器知道位置，反補(bǔ)給位置進(jìn)行飛拍，通過鎖存獲取補(bǔ)償
'一些驅(qū)動(dòng)器滯后性的問題（驅(qū)動(dòng)器參數(shù)調(diào)得好適配性越高，精度誤差越?。?'導(dǎo)致精準(zhǔn)輸出有影響，此時(shí)通過鎖存位置抓取數(shù)據(jù)進(jìn)行偏差補(bǔ)償
'做位置鎖存和計(jì)算偏差，并把鎖存值重新寫入飛拍點(diǎn)
'舉例簡(jiǎn)單飛拍觸發(fā)
BASE(1)
ATYPE=1
speed=10000
ACCEL=100000
DECEL=100000
DPOS=0
OP(0,0)
TABLE(0)=100
HW_PSWITCH2(1,0,1,0,0,1) 
MOVEABS(TABLE(0)+50)
DIM regist_imode
regist_imode=4
  BASE(1)                '選擇需要鎖存位置的軸號(hào)
  '當(dāng)發(fā)現(xiàn)速度較快的場(chǎng)合，飛拍位置有偏差，拍照不準(zhǔn)，啟動(dòng)鎖存觸發(fā)，捕獲飛拍的實(shí)際位置
REGIST(regist_imode)      '鎖存模式
IF regist_imode = 4 THEN
 WAIT UNTIL MARK       
     ?"模式",regist_imode ,"鎖存位置 REG_POS",REG_POS
 OP(0,0)
 table(0)= table(0)+(table(0) -REG_POS)  'REG_POS的鎖存飛拍位置保存，與實(shí)際偏差做對(duì)比得出實(shí)際偏差
   WAIT IDLE   
     DPOS=0
  ENDIF
  REGIST(regist_imode) 			'鎖存模式
  '重新飛拍修正后的位置
  HW_PSWITCH2(1,0,1,0,0,1) 
MOVEABS(table(0)+50) 
  WAIT UNTIL MARK 
?"模式",regist_imode ,"修正后的鎖存位置 REG_POS",REG_POS

● 效果如下：

高速情況下，預(yù)設(shè)飛拍點(diǎn)位為100，但實(shí)際在100.02輸出了，后續(xù)根據(jù)偏差值修正后，重新執(zhí)行第二次飛拍，實(shí)際鎖存到位置為100，和一開始預(yù)設(shè)點(diǎn)位一致，鎖存飛拍補(bǔ)正完成。

場(chǎng)景四 螺距補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償

應(yīng)用描述：在實(shí)際應(yīng)用中，導(dǎo)軌的螺距分布不均勻，可能導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)位置不準(zhǔn)確；而在螺距較大時(shí)，換向時(shí)軸旋轉(zhuǎn)可能無法立即帶動(dòng)機(jī)臺(tái)移動(dòng)。針對(duì)這些問題，我們可以通過螺距補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償功能來解決，從而提高運(yùn)動(dòng)精度和響應(yīng)速度。

● 具體指令內(nèi)容：

螺距補(bǔ)償：每點(diǎn)的補(bǔ)償脈沖個(gè)數(shù)存儲(chǔ)在TABLE表里面。

PITCHEST-螺距補(bǔ)償

● Basic代碼如下：

'單軸螺距補(bǔ)償：
'例一：
ATYPE(1)=6
UNITS(1)=100
DPOS(1)=0
BASE(0)
ATYPE=1
UNITS=100
SPEED=100
ACCEL=500
DECEL=500
TABLE(0,0*UNITS(0),-30*UNITS(0),-50*UNITS(0),30*UNITS(0),50*UNITS(0),0*UNITS(0))'TBALE存貯螺距補(bǔ)償值，補(bǔ)償值是脈沖個(gè)數(shù)，不是補(bǔ)償距離值
DPOS=0
MPOS=0
PITCHSET(1,0,100,6,0)'MPOS=0時(shí)，開始補(bǔ)償6個(gè)點(diǎn)，間隔100
TRIGGER
MOVE(700)
MOVE(-700)
WAITIDLE
PITCHSET(0,100,100,6,0)

● 效果如下：

從示波器抓取的數(shù)據(jù)可以看到，在這段運(yùn)動(dòng)中，編碼器軸1實(shí)際的位置有六段補(bǔ)償。

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本次，正運(yùn)動(dòng)技術(shù)強(qiáng)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核MotionRT750(十)：運(yùn)動(dòng)控制中的微調(diào)軌跡動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，就分享到這里。

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正運(yùn)動(dòng)技術(shù)專注于運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究和通用運(yùn)動(dòng)控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。正運(yùn)動(dòng)技術(shù)匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅(jiān)持自主創(chuàng)新的同時(shí)，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究，是國內(nèi)工控領(lǐng)域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國內(nèi)少有、完整掌握運(yùn)動(dòng)控制核心技術(shù)和實(shí)時(shí)工控軟件平臺(tái)技術(shù)的企業(yè)。主要業(yè)務(wù)有：運(yùn)動(dòng)控制卡_運(yùn)動(dòng)控制器_EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡_EtherCAT控制器_運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)_視覺控制器__運(yùn)動(dòng)控制PLC_運(yùn)動(dòng)控制_機(jī)器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運(yùn)動(dòng)控制卡等等。

審核編輯 黃宇