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CPU Based 運動控制技 術簡介 作者:工研院機械所副研究員 黃偉峰 中文摘要: 工具機產業近年來為台灣加分不少，所帶來的商機僅次於電子業，然而在韓國甚至中國大陸製造商的壓力 下台灣工具機的技術再提升顯得相當重要。運動控制器屬於其中的關鍵零組件，而從 PC-Based 邁向 CPU-Based 的架構已是目前的趨勢，可以再進一步提升速度與精度。 英文摘要: Taiwan mechanical industry boosts recently. Its commercial energy is only less than electrical industry. However, because of the pressure from the growth of Korea and Mainland China, to update our mechanical skill is quite important. Motion control unit is a key component inside. For the purpose of upgrading control speed and precision, the change from PC-Based structure to CPU-Based structure becomes the trend. 關鍵字: 運動控制、CPU-Based 控制器、嵌入式系統 英文關鍵字: Motion Control 、CPU-Based Controller 、Embedded System 前言 台灣工具機產業在歷經多年投入研究發展，政府輔導與協助進行全球拓銷，工研院母雞帶小雞的效應 下，已吸引無數廠商投入，達成了令人矚目的成果。工具機的成功銷售也相對帶動了台灣關鍵零組件業的 蓬勃發展，如工業控制器亦因此形成聚落，在台中科學園區尤其可見。在工具機業界多年採用之下，規模 逐漸擴大，除中國大陸與東南亞，並逐漸外銷歐美，形成在國內外市場均具有競爭力之企業。 其中，工具機的關鍵零組件以往均掌握在國外大廠的手裡，如控制器、馬達、驅動器等，然而這些對 工具機而言，卻影響台灣工具機廠商的技術與成本問題。台灣工具機是屬專業分工產業，關鍵零組件對工 具機生產廠家，具有提升質量的絕對因數，除了要固守目前的品質外，不斷研究創新擺脫國際大廠的桎梏 是目前極為重要的課題。 工業控制器屬於機械的關鍵零組件，使用者透過控制器下達指令，將計算出插值命令傳到驅動器以驅 動馬達。目前國產機械的控制器市場來說，關鍵的運動控制 IC 多半受控於國外廠商的掌握，如 NPM 、 NOVA 、PMD 、Cosmo 等，沒有議價的能力與空間，造成產品成本的居高不下，喪失產品競爭力，對於新 機器功能的研發也有所限制難以突破。有鑑於此工研院機械所團隊不斷的致力於控制器領域的開發與研 究，至今已有提供完整的軟硬體控制器系統。 圖一為一完整的控制系統，前端 CAD/CAM 依照物體形狀產生路徑，透過人機介面將命令送入運動控 制卡，控制卡組成不外乎介面控制晶片與運動控制晶片，運動控制晶片依能力可以細插值、閉迴路控制或 甚至可以直接解譯簡單的運動命令如點對點及直線等。目前國內的運動控制晶片代表為工研院機械所的 EPCIO 6988 Motion IC ，其內部運算頻率最高可以到達40M ，最大輸出10Mpps ，並同時處理六軸閉迴路。 Motion Card Operation Command Motion Command Command Machine CAD Interpreter Operation CAM Position Command VelocityCommand Machine Table Motion + Position + Velocity + Current Power Planning - Controller - Contr