??前言

ZMC300E（點(diǎn)擊了解詳情）是廣州致遠(yuǎn)電子股份有限公司開發(fā)的最新一代智能總線型 EtherCAT 主站控制器，使用A8內(nèi)核的AM335X為處理器核心，配合Xenomai高實(shí)時(shí)性Linux系統(tǒng)，支持作為EtherCAT主站使用，其通訊可實(shí)現(xiàn)ms周期任務(wù)抖動(dòng)±15μs以內(nèi)，可滿足運(yùn)動(dòng)控制器的高實(shí)時(shí)性要求。

可以看到，運(yùn)動(dòng)控制器的強(qiáng)項(xiàng)是EtherCAT實(shí)時(shí)通信，主要工作就是發(fā)號(hào)施令，通過網(wǎng)絡(luò)命令多個(gè)電驅(qū)和電機(jī)工作。通俗的說，運(yùn)動(dòng)控制器干腦力活，動(dòng)口不動(dòng)手，電驅(qū)和電機(jī)干體力活，專干重活累活。

??算法原理

該速度由3段組成，第一個(gè)段黃色段是加速段，第二段（綠色段）是勻速段，第三段（黃色段）是減速段。

除了梯形速度規(guī)劃，ZMC300E還支持多種S型速度規(guī)劃：加加速度（二次加速度）給定條件的S型速度規(guī)劃，彎曲時(shí)間給定條件的S型速度規(guī)劃，和加減速時(shí)間和彎曲時(shí)間給定條件的S型速度規(guī)劃。

運(yùn)動(dòng)控制器能夠更加高效規(guī)劃運(yùn)動(dòng)，這要求運(yùn)動(dòng)控制器支持連續(xù)插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，支持運(yùn)動(dòng)前瞻。

這里給一個(gè)矩形繪圖作為連續(xù)插補(bǔ)的示例。一個(gè)普通的矩形軌跡如下圖。

使用梯形速度規(guī)劃，可以得到以下的速度曲線，可以看到，由4段曲線組成。

開啟連續(xù)插補(bǔ)，每段速度不再減速到0。可以看到，時(shí)間相比不開啟運(yùn)動(dòng)前瞻更短。但是有個(gè)嚴(yán)重問題：拐角處的速度是最大值，過高的速度可能影響電機(jī)和刀具穩(wěn)定性。

開啟連續(xù)插補(bǔ)和運(yùn)動(dòng)前瞻，拐角減速，每段速度不再減速到0，而是根據(jù)拐角角度決定速度。可以看到，時(shí)間相比不開啟運(yùn)動(dòng)前瞻更短，相比連續(xù)插補(bǔ)更長(zhǎng)，避免刀具高速通過拐角處的問題。

??實(shí)戰(zhàn)繪圖

首先把運(yùn)動(dòng)控制器和畫筆平臺(tái)使用網(wǎng)線連接。畫筆平臺(tái)是一個(gè)3軸的龍門架，可以在xyz三軸空間移動(dòng)，夾具上只有一根常見的鉛筆。

圖10畫筆平臺(tái)

圖11Logo圖片

對(duì)于輸入圖片，我們可以把矢量圖解析成多個(gè)筆畫，每個(gè)筆畫解析成直線曲折相連，這樣就可以得到對(duì)應(yīng)繪圖軌跡。G代碼（G-code）是最為廣泛使用的計(jì)算機(jī)數(shù)控編程語言，主要在計(jì)算機(jī)輔助制造中用于控制自動(dòng)機(jī)床。

圖12G代碼文件

圖13 筆畫軌跡圖片

每一筆劃都要有進(jìn)筆（筆尖觸及紙張），作畫（筆尖寫字）和退筆（筆尖遠(yuǎn)離紙張）。G代碼中進(jìn)筆對(duì)應(yīng)M3指令（進(jìn)刀），退筆對(duì)應(yīng)M5指令（退刀）。這樣才能書寫多個(gè)筆劃。

目標(biāo)圖形總共有十八筆的筆畫，要想作畫就得先對(duì)筆畫進(jìn)行排序。這里使用最直觀的筆劃排序算法，先左后右，先上后下。
加入筆畫的連接，可以得到以下的筆畫仿真繪圖。

圖14 連筆筆畫繪圖