Nghiên cứu xây dựng thuật toán nội suy tuyến tính trên nền SoC

Bài viết Nghiên cứu xây dựng thuật toán nội suy tuyến tính trên nền SoC nghiên cứu xây dựng thuật toán nội suy tuyến tính “từ tham chiếu” trên dòng chip SoC (System on Chip) bằng ngôn ngữ mô tả phần cứng (HDL) phục vụ cho máy công cụ CNC.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu xây dựng thuật toán nội suy tuyến tính trên nền SoC 8 Đỗ Văn Cần, Nguyễn Phùng Quang, Đoàn Quang Vinh NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG THUẬT TOÁN NỘI SUY TUYẾN TÍNH TRÊN NỀN SoC RESEARCH ON BUILDING A LINEAR INTERPOLATION ALGORITHM BASED ON SoC Đỗ Văn Cần1, Nguyễn Phùng Quang2, Đoàn Quang Vinh3 1 Trường Đại học Quy Nhơn; dovancan@qnu.edu.vn 2 Viện Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 3 Đại học Đà Nẵng; dqvinh@ac.udn.vn Tóm tắt - Thuật toán nội suy rất quan trọng trong bộ điều khiển Abstract - Interpolation algorithm plays an important role in the số máy tính (CNC), nó đánh giá chất lượng và số lượng sản Computerrized Numerical Control (CNC), which assesses the quality phẩm gia công trên máy công cụ. Nhiều nghiên cứu nội suy phần and quantity of the products processed with machine tools. Many cứng và nội suy phần mềm đã được triển khai trên máy công cụ. studies of hardware interpolation and software interpolation have been Trong bài viết này, nhóm tác giả nghiên cứu xây dựng thuật toán deployed for machine tools. In this paper, the authors research on nội suy tuyến tính “từ tham chiếu” trên dòng chip SoC (System on building a linear “reference word” interpolation algorithm based on SoC Chip) bằng ngôn ngữ mô tả phần cứng (HDL) phục vụ cho máy using Hardware Description Language (HDL) for CNC tool machines. công cụ CNC. Kết quả mô phỏng cho thấy tính khả thi khi xây The simulation results show the feasibility of building a linear dựng nội suy tuyến tính với cấu trúc song song và đồng bộ các interpolation algorithm with parallel structure and synchronized axes trục trên nền SoC. Từ kết quả nghiên cứu này, bộ CNC – on - based on SoC (System on Chip). From this study results, the CNC - on Chip có tốc độ nhanh và độ chính xác cao sẽ được ra đời nhằm - Chip with high speed and exact trajectory motion will be launched to đáp ứng nhu cầu phát triển công nghệ nước nhà. meet the demand for technological development of the country. Từ khóa - nội suy tuyến tính; CNC-on-Chip; từ tham chiếu; SoC; Key words - linear interpolation; CNC-on-Chip; reference word; CNC. SoCs; CNC. 1. Đặt vấn đề xác cho chức năng nội suy của bộ CNC. Bộ điều khiển số cho máy công cụ (sau đây gọi tắt là Trong bài viết này, nhóm tác giả sử dụng thuật toán bộ CNC) sử dụng thuật toán nội suy trong các chuyển nội suy tuyến tính “từ tham chiếu” để xây dựng chức năng động gia công, từ điểm bắt đầu đến điểm kết thúc của các nội suy cho bộ CNC-on-Chip trên nền SoC. trục servo. Hầu hết các bộ CNC đều sử dụng các thuật Với đối tượng nghiên cứu trong bài viết này là SoC, toán như: Thuật toán DDA (Digital Differential việc thực hiện các thuật toán nội suy từ các cấu trúc cơ Analyzer); thuật toán xung tham chiếu (xấp xỉ bậc thang, bản như AND, OR, NOT là rất khó khăn. Bước đầu, tìm kiếm trực tiếp, Tustin) và thuật toán lấy mẫu dữ liệu nhóm tác giả nghiên cứu xây dựng thành công thuật toán (từ tham chiếu, Euler, Taylor) [1]. nội suy tuyến tính từ tham chiếu trên phần cứng của SoC. Trong những năm qua, các thuật toán nội suy đã được 2. Đánh giá nội suy tuyến tính từ tham chiếu ba trục nghiên cứu, ứng dụng trong các thiết bị CNC: Fanuc, trên bộ CNC Sinumerik, Heidenhain, Centroid [2], [3]... Bộ CNC có ba loại nội suy chính: tuyến tính, đường tròn và đường cong 2.1. Thuật toán nội suy từ tham chiếu của bộ CNC Nurbs Curve [4]. Trong máy công cụ CNC thì việc điều khiển các trục Các thuật toán nội suy này được xây dựng ở hai dạng: theo điểm – điểm, theo quỹ đạo đường viền và theo các trên phần cứng và trên phần mềm [5]. Thực hiện trên đường cong tùy ý nhờ vào dữ liệu nội suy [6]. phần cứng là các thiết bị mạch điện cố định kiểu bộ phân Như ta đã biết, nội suy trên phần cứng làm tốn nhiều tích số DDA. Ngược lại, thực hiện trên mềm sử dụng tài nguyên trên chip, còn nội suy trên phần mềm thì làm chương trình cho lõi xử lý. Trong các bộ CNC ngày nay, tốc độ chậm do cấu trúc tuần tự của chương trình [7]. hầu hết thuật toán nội suy được sử dụng trên phần mềm, nhờ vào tốc độ nhanh của các bộ xử lý [5]. ...