集成在伺服系統中的單軸定位裝置的製作方法

2023-06-19 03:43:36

專利名稱：集成在伺服系統中的單軸定位裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於運動控制領域，涉及到一維運動中的精確位置控制。
背景技術：
在絕大部分一維運動的位置控制領域中是由單軸控制器和伺服系統組成，單軸控制器一般包括微處理器，其通過總線分別單獨並行連接有伺服電機接口模塊、串行通訊接口模塊、CAN總線通訊接口模塊、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、模擬量輸入模塊和脈寬調製輸出模塊，伺服系統包括伺服驅動器、光電編碼器解碼電路、電機、光電編碼器、光電隔離電路；控制器和伺服系統通過接口或線路連接，而如果將單軸控制器能集成到伺服系統中去，既節約了成本又減少了接線提高了可靠性。

發明內容
為了解決上述現有技術存在的不足，本實用新型提供一種集成在伺服系統中的單軸定位裝置。本實用新型是通過如下技術方案來實現的集成在伺服系統中的單軸定位裝置，利用現有的伺服驅動系統，伺服驅動系統包括伺服驅動器1、光電編碼器解碼電路2、電機3、光電編碼器4、光電隔離電路5，伺服驅動器1三相繞組連接電機3，電機3轉動軸同光電編碼器4連接，光電編碼器4將信號傳輸到伺服驅動器1內的光電編碼器解碼電路2；單軸控制器包括微處理器，其通過總線分別單獨並行連接有伺服電機接口模塊、串行通訊接口模塊、CAN總線通訊接口模塊、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、模擬量輸入模塊和脈寬調製輸出模塊；單軸控制傳感器的輸入端連接信號發生裝置6，輸出端連接伺服驅動系統內電路。
信號發生裝置的信號觸發是觸發方式或光柵方式或光電碼盤方式。
信號發生裝置經光電隔離同伺服驅動系統內電路連接。
本實用新型在不降低一維運動控制精度同時能大幅度降低一維運動整體控制成本，同時提升整個系統的可靠性，即只要使用一個伺服系統就可以實現精確的一維運動，便於在一維運動中推廣伺服的應用，提升一維運動產品的整體品質。


圖1本實用新型結構示意圖圖2為本實用新型電路原理圖圖3為本實用新型電路原理圖圖4為本實用新型電路原理圖圖5為本實用新型電路原理圖1伺服驅動器，2光電編碼器解碼電路，3電機，4光電編碼器，5光電隔離電路，6信號發生裝置具體實施方式
伺服驅動器首先根據用戶設定的參數通過信號發生裝置將PCL、NCL這兩個輸入信號作為加工程序啟動信號和參考點搜索信號，若用戶將PCL定義為參考點搜索信號則電機正向搜索參考點，若是將NCL定義為參考點搜索輸入信號則電機反向搜索參考點，根據用戶的參數設置決定換步的方式是採用延時換步還是PCON輸入信號順序換步。信號發生裝置採用觸發方式，將信號通過光電隔離輸入到伺服系統內電路；信號發生裝置也可以使用光柵或光電碼盤將信號通過光電隔離輸入到伺服系統內電路。
其工作原理如下該集成在伺服系統中的單軸定位裝置是集成在伺服系統中的，它在伺服系統位置給定採樣周期中產生一個固定數值的脈衝數，這樣每個周期的脈衝數值就決定了電機的轉速，而有多少個周期產生這個固定數值的脈衝數就決定電機旋轉的角度，而電機旋轉的角度就決定了工件位移量。
用戶可以通過參數設定多個位移量，電機的旋轉速度，內部位置指令一次濾波時間常數，我們將這裡走過一個完整的位移量稱為一個工步，一個一維運動中有可能含有多個工步，當一個工步的行程走完，才有可能進入下一個工步。將從一個工步進入另外一個工步稱為換步。換步的方式可以是延時換步也可以根據外部輸入口電平的變化換步，採用哪一種形式可以由用戶設定參數的方式來決定。將一個或多個工步運行的位移量的組合稱為用戶加工程序，用戶可以通過外部輸入埠的開關狀態變化來決定程序的啟動運行或是停止運行。
用戶編程的位移量可以是絕對數值也可以是相對數值，用戶可以通過搜索參考點來得到機械零點，用戶可以選擇正向搜索參考點也可以反向搜索參考點，但按一下啟動參考點搜索開關時，電機開始運轉若有參考點信號輸入後則電機停轉，一秒後電機以低速反方向運轉，當運轉到沒有參考點信號輸入後的第一個光電編碼器C脈衝上升延的位置認為是參考零點。
參考點搜索的具體實施方法是這樣的，這裡假設參考點輸入信號是NCL，當有NCL信號輸入時，則電機開始反轉，直到NOT信號沒有輸入時(POT、NOT信號為常閉)電機停轉約1秒後即反轉當再次NOT信號輸入後的第一個光電編碼器C脈衝上升延的位置認為是參考零點。這裡參考點搜索的速度和後來反轉的速度都是根據用戶設定數值運行的。
當加工程序啟動信號接通後(PCL或NCL)，程序開始運行，當一個工步完成後等待信號換步(可以是延時換步，也可以是PCON輸入換步)。伺服驅動器根據用戶設定的位移量進行運轉，電機運轉時帶動光電編碼器的旋轉光電編碼器的脈衝信號通過圖2的解碼電路得到反饋的電機的旋轉量，而這裡單軸控制器控制伺服驅動器每個位置環周期的給定脈衝個數，給定的脈衝個數多則電機的速度高反之則電機的速度低，為了使電機的速度不突變，則需要多給定的脈衝進行一次濾波，一次濾波時間的長短決定了電機啟動、停止的緩慢程度，若啟動信號斷開則內部給定的脈衝為零。在一個加工工步中，給定的總脈衝數取決於用戶設定的位移量，而速度決定了每個周期的給定的脈衝個數，當將用戶設定的脈衝數發完且光電編碼器4的脈衝反饋的數值與給定相等時一個工步完成，這時若有換步信號則進行下一步工步的運行，這樣加工程序循環運行。
權利要求1.集成在伺服系統中的單軸定位裝置，利用現有的伺服驅動系統，伺服驅動系統包括伺服驅動器(1)、光電編碼器解碼電路(2)、電機(3)、光電編碼器(4)、光電隔離電路(5)，伺服驅動器(1)三相繞組連接電機(3)，電機(3)轉動軸同光電編碼器(4)連接，光電編碼器(4)將信號傳輸到伺服驅動器(1)內的光電編碼器解碼電路(2)；單軸控制器包括微處理器，其通過總線分別單獨並行連接有伺服電機接口模塊、串行通訊接口模塊、CAN總線通訊接口模塊、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、模擬量輸入模塊和脈寬調製輸出模塊，其特徵在於單軸控制傳感器的輸入端連接信號發生裝置(6)，輸出端連接伺服驅動系統內電路。
2.如權利要求1所述的集成在伺服系統中的單軸定位裝置，其特徵在於信號發生裝置(6)的信號觸發是觸發方式或光柵方式或光電碼盤方式。
3.如權利要求1所述的集成在伺服系統中的單軸定位裝置，其特徵在於信號發生裝置(6)經光電隔離同伺服驅動系統內電路連接。
專利摘要本實用新型屬於運動控制領域，尤其是集成在伺服系統中的單軸定位裝置。其伺服驅動器(1)三相繞組連接電機(3)，電機(3)轉動軸同光電編碼器(4)連接，光電編碼器(4)將信號傳輸到伺服驅動器(1)內的光電編碼器解碼電路(2)；單軸控制器包括微處理器，其通過總線分別單獨並行連接有伺服電機接口模塊、串行通訊接口模塊、CAN總線通訊接口模塊、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、模擬量輸入模塊和脈寬調製輸出模塊，其特徵在於單軸控制傳感器的輸入端連接信號發生裝置(6)，輸出端連接伺服驅動系統內電路。在不降低一維運動控制精度同時能大幅度降低一維運動整體控制成本，並提升整個系統的可靠性。
文檔編號G05B19/40GK2876847SQ200620070600
公開日2007年3月7日 申請日期2006年3月24日 優先權日2006年3月24日
發明者王帆, 王曉偉 申請人:南京埃斯頓工業自動化有限公司, 南京埃斯頓數位技術有限公司