基于工控机和运动控制卡的足底矫形器CAM系统

　　0　引言

　　足底矫形器作为一种以减轻足底骨骼肌肉系统的功能障碍为目的的支撑装置(即: 鞋内托, 为缓解局部应力或增加足部穴位按摩功能的称之为舒适性鞋垫) , 用于矫治足部各种疾患。随着人民生活质量的不断提高和人口日益老年化, 老年人特别是老年妇女的足部疾患已成为一种多发病和常见病, 足底矫形器(含鞋内托) 的需求量在不断增加。与此同时, 随着计算机技术的发展, 计算机辅助制造(CAM) 技术在20世纪80年代初开始用于矫形器行业。足底矫形器计算机辅助制造(CAM) 技术是采用数字控制方式的一项加工技术, 即其研究内容与数控技术的科学原理和应用技术有着密切的关系, 其加工设备是属于雕刻铣技术范围的一台数控机床[ 1 ]。PC机具有良好的人机界面, 软件资源特别丰富,CPU主频、内存、外存都达到了很高的水平, 相应的Windows界面更加友好, 功能更趋完善。所以, 基于PC和运动控制卡的足底矫形器CAM系统, 硬件组成简单, 并可充分利用PC机软件开发资源, 并有着良好的可移植性和通用性。本文作者采用研华工控机和PCI21240运动控制卡组成数控系统, 具有很高的开放性, 整个数控加工平台具有很高的抗干扰能力和加工开发潜力。

　　1　硬件设计

　　基于PC和运动控制卡的足底矫形器CAM系统,采用PC作为控制系统的中心部分, 运动控制卡负责整个控制细节。系统中, 运动控制卡以PCI插卡形式嵌入PC机中, 将PC机信息处理能力和运动控制能力有机地结合到一起, 具有开放性程度高、信息处理能力强、实时调整优点突出、运动控制轨迹准确、通用性好的优点。同时运动控制卡提供了Windows环境下的动态链接库, 使用非常方便, 不仅大大缩短了产品的研制和开发周期, 而且能够实现更加完美的运动控制系统。

　　在控制系统的设计方案中, PC和运动控制卡构成主从式控制结构。当运动控制卡接收PC机的指令后, 向三台交流伺服驱动器发出同步脉冲控制信号,经过驱动器放大后驱动电机, 使电机按照相应的频率和角度运行。位移脉冲被送到运动控制卡微处理器中的计数器中进行计数, 计数值即为当前的实际位置。系统结构如图1所示。

　　为达到工业控制的要求, 系统采用研华工控机UNO23062。研华UNO23062是一款带有2个PCI扩展槽的PentiumⅢ工业级无风扇PC。UNO23062 采用了坚固的设计, 提供双电源输入和电池备份SRAM。与常规工业PC 不同, UNO23062 更加紧凑和可靠。UNO23062是一种能够满足工业现场应用需要的开放平台, 是工业自动化和控制应用的理想解决方案。

　　2　软件设计

　　211　软件设计思路