雕刻机的控制系统是数控雕刻机的核心，其控制功能的强弱、控制性能的优劣直接影响雕刻加工的效率和质量。目前应用的数控雕刻机主要有两类：以8位单片机为内核的雕刻机。此类雕刻机有价格较低、设计比较简单能够达到一般要求的优点，但也存在着存储量小、实时性不强、定位精度不高、人机交互不理想而造成操作不方便等缺点。同时，其独立工作能力较弱，较强功能要与PC几联机才能实现。
（2谨于PC机+运动控制卡的雕刻机。其弥补了8位单片机为内核雕刻机实时性不强、精度不高等缺点，但它只适用于小批量的单机加工，对大批量的多机同时加工，则每台雕刻机都必须配上一台PC机，显然极大的加了成本。
控制系统总体硬件结构框。1控制器电路设计控制器电路部分主要包括基本电路（如：电源电路、复位电路、时钟电路等）、通信电路、调试接口电路、存储器电路、键盘接口电路、液晶显示电路等。以下主2个通用DMA通道、2个带外部请求引脚的DMA通道；8个外部中断源；功耗控制模式：正常、低、休眠和停止；2控制系统硬件设计雕刻机的控制系统硬件按功能可以分为两部分：一是控制系统的控制器部分；二是控制器与雕刻机电气系统之间的接口电路部分。控制器部分是弱电系统，电压和电流都很低，抗干扰能力差；接口电路与雕刻机的电气系统直接连接，电路的电压和电流较大，因而其功耗和干扰也很大。为了提高系统的稳定性，且使其便于维护，整个控制系统硬件分成两部分进行设计，制成两块电路板。一是控制器板；二是接口电路板。控制系统的总体结构如所示。要介绍系统的存储器模块、和液晶显示模块及通信模块。
系统程序和加工文件存储器外接ROM器件来存储系统掉电后仍需要保持的代码和数据。系统主要有两部分程序文件需要存储在非易失性存储器中，一部分是系统程序，另一部分是加工文件。选用SST39VF16Nrflah存储器存储系统程序，而加工文件则用K9F808Nand-flah存储器存储。
加快程序的执行速度，它被配置成Cah，e所以系统必须扩展RAM才能工作。由于处理器是冯。诺言依曼结构，即程序存储区和数据存储区共用一套总线，为了方便程序的调试，系统把调试程序的数据区和程序区都放在RAM中，但这样也要求有较大的RAM容量。
系统采用了HY57V641620SRAM存储容量是64M存储空间组织方式是：16MX6bxBar%每个Bak由4096行256列的16位字节组成。它的多Bank结构，可使一个Bank正在读写时，对其它Bank进行充电，当要去读取已经预充电的Bank的数据时，就无需等待而可以直接读取，大大提高了存储器的访问速度。
为了方便用户设置，控制系统用AT240）4作为参数存储器，专门用于雕刻机参数的设置的存储。同时，为了防止突然断电导致雕刻机加工状态数据的丢失，系统把断电前的状态数据也保存在该芯片中。AT4E4存储器是ATEL公司生产的电可檫除EEPRCM器件，其容量为4K与400KHIE总线兼容。
在雕刻机控制系统中，人机交互的要求使得LD成为系统不可缺少的重要部分。SE4BX微处理器具有内置LCD控制器，能自动产生LCD驱动所需的控制信号。系统选用Panasonic公司的EDMGRB8KHF液晶显示模块控制器的LMSC44B0X勺LD控制器直接与EDMGRBKHFLCM的驱动器连接，W1用来调节液晶显示的对比度，GPB0口用来控制STN屏的DISPON/OFFp，GPAq口用来开关背光。电路原理图如所PG机通过RS32串行口和USB接口与控制器通信。均44均本身支持串口通信，但由于电平不匹配不能直接与计算机串口相连，需要电平转换芯片MA32USB模块的控制芯片采用PHILIPS公司的PDUSDu―个带并行总线的US接口器件，可以把串口数据转换为8位的并行数据。符合USB1.1版的规范，同时集成了SE（串口接口引擎）FFO存储器、收发器以及电压调整器。实现高速并行接口2MB/S完全自治的直接内存存取DMA操作，主端点的双缓冲配置增加了数据吞吐量并轻松实现实时数据传输，在批量模式和同步模式下均可实现1MB/的数据传输速率。
2.2接口电路设计接口电路用于控制器部分与雕刻机电气部分的连接。由于雕刻机电气系统工作电压高、功率大，干扰很大，而控制器是弱电系统，抗干扰能力较差。因此，必须设计接口电路对控制信号进行放大，同时隔离干扰信号，实现对交流伺服系统的控制。
交流伺服驱动器需要的指令脉冲和指令符号都是一对相位差为180的信号。系统采用SC4BX的PWM方式输出脉冲，每路PWM只能输出一路信号，为节省资源和实现更加精确的控制，这里设计了一个转换电路，采用的是微控制线路驱动电路。由处理器输出的单路信号经过芯片AM26LS1的处理，就可以得到一对相位差为180的信号。
具体的驱动接口电路如所示，处理器S3C44B0X发出3路方向信号和3路脉冲信号，经4路微控制线路驱动电路得到D0~D11共12路信号，其中6路方向信号、6路脉冲信号。
3系统软件设计通过对雕刻机控制系统的功能要求分析，可将系统软件大致分成五大模块，即：基本控制模块、数据通讯模块、运动控制模块、人机交互模块、事务处理模块。
由C/OS4I实时操作系统对这五大任务进行管理和调度，结合硬件电路实现雕刻加工。系统软件结构如人机交互模块异常处理模块键盘输液晶显处理报其它异入模块示模块警事件常事件系统软件结构图（谨本控制模块管理系统的一些基本操作，包括系统硬件的初始化、驱动程序的管理等；（2）数据通信模块负责加工等代码的载入以及一些数据的发送和接收；（3）运动控制模块包括插补运算、电机的速度和位置控制，是系统控制的核心；（4）人机交互模块包括键盘输入以及相关操作和运行信息的液晶显示；（5）事务处理模块主要是对一些异常进行报警和处理，保证系统安全、可靠运行。
插补过程就是按照给定的加工曲线生成相应逼近轨迹。其任务是按照进给速度的要求，在加工曲线的起点与终点之间计算出若干中间点的坐标值，即数据点的密化过程。系统采用数字量插补法的直线插补算法进行插补控制运算。插补计算的流程框图如所示。
后一次插补。
2加减速控制对于雕刻机控制系统，不仅要求对运动坐标轴的运动轨迹进行控制，还要求对运动速度进行控制。由于机械运动部件存在惯性，在雕刻机启动、停止和加工突变时都会产生冲击。为防止运动的冲击而影响加工精度、刀具寿命，采取合适的加减速控制方法实现平滑法进行加减速控。其平滑性复杂，占用机时长，加减速的1突变，具有柔性冲击。指数（1）所示。其中，T为时间常速时间，U为稳定阶段的进以奴疋3F币义女口。
好，运动精度高，但算法较起点和终点存在加速度的加减速的函数表达式如式数；T为加速时间，T为减给速度。
直线插补流程图其中，AxAyAZ为插补周期内各坐标轴的进给量，Xy为剩余插补量，'LASTF1AG置' 1表示最为降低指数加减速算计算代替复杂的指数运算t=T2T3T."，T对上述具体算法如式（2）所示。
误差累加值，E=0u为=Q 3.3进给轴电机PWM空控制系统通过微处理器：产生连续的脉冲信号，为g制和实时响应，采用定时p脉冲信号的发送。
周期算法，要求每毫秒均匀的发流程图如所示，首先是断控制寄存器、中断模式寄器，主要包括工作方式、预器工作频率的设定。以上调用插补程序，获得每个进电机的旋转方向。根据脉；：法的复杂程度，采用了迭代，其以一定的采样周期T在口减速进行离散采样控制，制流伺服电机能够实现联动，承44均的PWM输出通道矣现伺服电机精确的位置控断的方式实现对电机控制I为1mS采用数字量插补t出一系列数目不等的脉冲。k中断的初始化设置，包括中F存器的设置；接着设置定时分频值、除法器值以及定时设置完毕后，打开定时中断，：给轴进给所需的脉冲数以及冲数对定时器相关寄存器进行设置，并设置相关的1O口以控制电机的旋转方向。
4结语在嵌入式微处理器及嵌入式实时操作系统的基础上，完成了雕刻机控制系统的软硬件设计，通过对系统进给系统的运动轨迹的插补处理以及运动速度的调节，达到对雕刻机三坐标轴的交流伺服电机的精确控制，实现了高精度、高效、高可靠性的雕刻加工。同时，系统的软硬件均采用模块化设计，便于系统的维护和升级。
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