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焊接是一种传统的加工工艺，已有近百年历史，但传统加工方法存在劳动强度大、加工效率低、精度差等问题，难以实现大规模批量加工。随着计算机技术、电子技术特别是计算机数控(CNC)技术的发展，这种传统的手工加工方法正逐步与数控加工技术相结合。数控(CNC)技术不仅大大提高了焊接精度和质量，使得焊接复杂曲线轮廓成为可能，同时也使焊接技术可以成功的应用于磨具修复、相贯线焊接等新领域，极大的促进了我国产业结构的调整和升级。本文根据焊接技术与数控技术发展的现状，提出了一种数控焊接硬件平台的设计方案。
硬件平台采用最先进的NC嵌入PC系统设计方式，选用IPC+运动控制器的硬件构成模式，采用USB2.0作为IPC和运动控制卡的通信总线，运动控制器采用基于FPGA可编程逻辑器件的解决方案。平台中，PC机利用其丰富的软硬件资源，可以专注于人机界面、输入输山、预处理，发送指令，故障诊断等功能，无需关注任何运动控制的细节，而作为下位机的运动控制卡承担对4个轴运动方向电机的控制，接受IPC的指令，处理所有运动控制的细节(精插补)，如自动升降速计算、行程控制、脉冲和方向信号的输出等，完成数控系统的运动控制及其他数字信息的输入输出控制，同时兼顾对系统的输出状态、运动位置状态、电气开关状态、加工代码的执行状态、原点和限位开关等信号的检测；另一方面，将这些信息及时反馈给IPC，以完成数控系统的各种实时控制任务。
运动控制器是整个硬件设计的重点。运动控制器不仅要完成各种精插补，还要同时完成对反馈脉冲的计数以及管理等功能，其中粗插补和精插补的运算量较大。为充分利用SOPC及FPGA的技术优势，本设计对运动控制器各模块采用了不同的实现方式，处理器选用嵌入式软核NIOSⅡ来实现，可以达到相对于单片机和DSP更快的脉冲输出速度，更为方便的实现外围资源管理、操作系统定制、应用软件编写及实时通信，而采用VHDL语言编写运动控制模块等可充分利用FPGA的速度优势，保证运动控制的实时性。
系统的硬件设计主要包括：USB接口电路、FLASH电路、SDRAM电路、SRAM电路、EPCS配置电路、数字I/O硬件接口电路、长线驱动及光电隔离电路及相应FPGA下载调试电路等；基于SOPC的“硬件”设计包括基于SOPC的NIOSⅡ软核处理器配置、FLASH、SDRAM、SRAM、EPCS等Avalon接口配置、片内ROM/RAM配置、Timer、Uart配置等；系统的软件设计包括基于NIOSⅡ的应用软件设计、运动控制模块、状态反馈模块、I/O模块等。
运动控制模块是整个运动控制器运动控制实现的关键部分，这里采用VHDL实现运动控制模块各项功能。为了设计的方便，并结合数控系统的实际需求，并按照层次化设计的理念，可以将四轴运动控制器划分为四个一轴运动控制模块，并将一轴运动控制模块功能进一步细化为速度控制模块、脉冲产生模块、编码器反馈模块、比较器模块等，并将各模块分别独立实现并最终整合。
系统选择μC/OS-Ⅱ作为运动控制器的操作系统。软件设计的主要内容包括操作系统移植、应用软件设计、PC与运动控制通信协议的制定等，其中应用软件设计的内容包括：从PC接受控制命令、命令解码分析、发送命令控制运动控制等外围模块、实时监控各外围模块状态、反馈信息到PC等。
系统调试主要是对运动控制器的性能指标进行测试，测试的主要内容包括数据能否准确快速的交换，运动控制器的输入、输出信号是否稳定、输出波形是否正确等几个方面。整个调试过程分为上位机测试软件编写、运动控制器性能测试两个部分。系统功能测试就是以测试软件为平台，对运动控制器各模块进行测试，并用示波器等仪器对运动控制器的输出脉冲的波形、频率、加减速、脉冲数目等关键量进行观察，从而分析出运动控制器各个模块的性能，发现问题并找出原因，为不断完善系统、提高系统运行稳定性提供依据。
数控焊接机床是一个复杂的、机电一体化的系统，涉及到多学科的知识，本文只对数控焊接机床硬件平台的构建作了一定的研究和探索，所设计系统仍存在很多问题需要解决。希望本文所做工作对以后数控系统硬件平台研发具有一定得借鉴价值。