起因
解析器交出了段表,往下就该写插补了——但插补的输出是什么?是一串脉冲,发给电机驱动器。脉冲长什么样、一拍对应几微米、多快会丢、停不住会怎样,这层不讲透,插补写出来就是知识黑洞:代码在算轨迹,机器在丢步,两边对不上账。这篇把电机这层填掉——步进电机怎么走、驱动器在中间干什么活、脉冲+方向接口和加减速曲线从哪儿来。插补的几个关键参数(最高频率、加减速时间、脉冲当量)全部从这层的物理来,跳过它直接写软件,就是脱离实际想当然。
电机这层比数控古老。“给一个电信号、走一个固定角度"的想法,1891 年就商业化了的 Strowger 自动电话交换机是老祖宗——那位堪萨斯城的殡葬商怀疑话务员把他的生意电话转给了竞争对手,一怒之下发明了不要话务员的交换机,选线器就是个电磁棘轮,来一个脉冲走一步。数控元年则是 1952 年 MIT 在空军项目里改造的那台辛辛那提铣床:程序在打孔纸带上,伺服是液压的——当年的电力拖动力矩密度不够,只能让液压先顶着。步进电机在六十年代定型混合式结构,随后在打印机、磁盘机这些办公设备里练出一身便宜耐造的本事;中国的线切割在八十年代选了它,一用四十年。于是今天的机床上,PUL/DIR 两根信号线的接口从电子管后期一路用到现在没换过样子——硬件换了四代,接口不换,原因后面讲:它把控制器和驱动技术解耦了,这个遗产直接便宜了我们自研系统。