工業直線運動機構的快速精確預測定位方法及定位系統的製作方法

2023-10-27 22:36:22 3

工業直線運動機構的快速精確預測定位方法及定位系統的製作方法
【專利摘要】工業直線運動機構的快速精確預測定位方法及定位系統，涉及工業直線運動機構的精確定位技術。本發明在定位過程中當預設脈衝數發送完成且設備還未停止時預測設備運動機構有沒有可能最終停在目標位置，若有，就等待其停止再做進一步判斷。若沒有可能，則立即向位置脈衝減計數器發送若干個脈衝，讓電機繼續轉動，如此往復，直到運動機構到達目標位置為止。本發明能夠保證位移傳感器的精度為5微米時定位精度在5微米以內，且由於在定位過程中加入了預測過程，根據預測結果決定電機的下一步運動方式，與傳統的高精度定位方式相比，定位時間縮短了20%以上。本發明適用於工業直線運動機構的快速精確定位。
【專利說明】工業直線運動機構的快速精確預測定位方法及定位系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及工業直線運動機構的精確定位技術。
【背景技術】
[0002]在如高精度運動平臺等工業設備運動控制中，運動機構能夠精確、快速的運動到指定坐標位置是十分重要的。然而現有的電機驅動器都是根據接收到的位置脈衝數決定自己此次要到達的目標位置，再根據反饋的位置脈衝來決定自己停止的位置。在一些情況下(如在臺達電機驅動器使用龍門控制方式時)，由於位移傳感器輸出並不能作為反饋傳給驅動器(這就需要通過一些比例運算來確定要發給驅動器的位置脈衝數，由於電機編碼器刻度和位置傳感器刻度各自的不均勻性，這種計算必然導致較大的捨入誤差)，而我們期望運動的目標位置總是以位移傳感器為參考的，也就是說，發送給電機驅動器的位置脈衝就是此次整個運動過程中期望位移傳感器輸出脈衝數，但電機驅動器的參考不再是主控制器參考的位移傳感器，這樣就導致期望的位移和實際位移總會出現偏差，一般來說，位移傳感器的精度為5微米時，系統定位偏差會達到50微米左右。
[0003]要想讓系統最終到達期望位置，可以在以上過程結束後，計算當前位置和目標位置的距離，繼續讓電機朝著期望位置轉動，如此往復，直到設備運動機構到達期望坐標位置。這樣設備的精度是達到的，但是該過程是相當耗時的，因為每次位置脈衝發送結束到電機真正停下來都需要一段時間(指令結束，驅動器對電機有一個調整過程)，這將是一筆巨大的時間開銷。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是為了解決高精度運動平臺等工業設備運動控制系統不同能時保證快速定位和精確定位的問題，提供一種耗時短、精度高的工業直線運動機構的快速精確預測定位方法及定位模塊。
[0005]本發明所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位方法，該方法是基於工業直線運動機構的快速精確預測定位系統實現的，所述工業直線運動機構的快速精確預測定位系統包括DSP、位置脈衝減計數器、電機驅動器、位移計數器和位移傳感器，所述DSP向位置脈衝減計數器發送脈衝信號，所述位置脈衝減計數器發送驅動信號給電機驅動器以控制電機運動，同時，DSP從位置脈衝減計數器接收位置脈衝減計數器狀態信號，即剩餘脈衝數量信號，DSP通過位移計數器接收位移傳感器發送的當前位置脈衝信號；
[0006]所述的快速精確預測定位方法是由嵌入在DSP內部的軟體實現的，該方法包括以下步驟:
[0007]目標位置指令接收步驟:用於接收目標位置指令脈衝數N，並在該步驟結束之後執行目標脈衝計算步驟；
[0008]目標脈衝計算步驟:用於計算需要輸出的脈衝數，所述的脈衝數等於目標位置指令脈衝數N ;同時對到標誌位RchPosCnt進行清零，即RchPosCnt = O ;並在該步驟結束之後執行計劃脈衝寫入步驟；
[0009]計劃脈衝寫入步驟:將脈衝數N的絕對值|n|寫入位置脈衝減計數器；並在該步驟結束之後執行脈衝發送步驟；
[0010]脈衝發送步驟:用於通過位置脈衝發送埠發送I個位置脈衝信號給位置脈衝減計數器；並在該步驟結之後執行剩餘脈衝信號接收步驟；
[0011]剩餘脈衝信號接收步驟:用於接收位置脈衝減計數器發來的剩餘脈衝數量信號；並在該步驟結束之後執行第一判斷步驟；
[0012]第一判斷步驟；用於判斷剩餘脈衝數量信號是否為0，並在判斷結果為是時執行當前位置接受步驟；在判斷結果為否時返回執行脈衝發送步驟；
[0013]當前位置接受步驟:用於接收位移計數器發來的當前位置脈衝信號M ;並在該步驟結束之後執行第二判斷步驟；
[0014]第二判斷步驟:用於判斷|N-M|是否等於2，並在判斷結果為為是時執行到位標誌遞增步驟；在判斷結果為否時執行校正脈衝數計算步驟；
[0015]到位標誌遞增步驟:用於使到位標誌增加1，即RchPosCnt = RchPosCnt+Ι ;並在該步驟結束之後執行第三判斷步驟；
[0016]第三判斷步驟:判斷到位標誌是否為P，P為大於10的整數，並在判斷結果為為是時結束定位；在判斷結果為否時返回執行第二判斷步驟；
[0017]校正脈衝數計算步驟:用於計算N的值，N= (ULONG) ( Θ (N-M))，其中，Θ為0.5到I之間的數，同時對到標誌位RchPosCnt進行清零；並在該步驟結束之後執行計劃脈衝寫入步驟。
[0018]本發明所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位系統，其特徵在於:它包括DSP、位置脈衝減計數器、電機驅動器、位移計數器和位移傳感器，所述DSP向位置脈衝減計數器發送脈衝信號，所述位置脈衝減計數器發送驅動信號給電機驅動器以控制電機運動，同時，DSP從位置脈衝減計數器接收位置脈衝減計數器狀態信號，即剩餘脈衝數量信號，DSP通過位移計數器接收位移傳感器發送的當前位置脈衝信號；
[0019]在DSP內部嵌入有由軟體實現的定位模塊，所述定位模塊包括以下單元:
[0020]目標位置指令接收單元:用於接收目標位置指令脈衝數N；
[0021]目標脈衝計算單元:用於計算需要輸出的脈衝數，所述的脈衝數等於目標位置指令脈衝數N ;同時對到標誌位RchPosCnt進行清零，即RchPosCnt = O ；
[0022]計劃脈衝寫入單元:將脈衝數N的絕對值I NI寫入位置脈衝減計數器；
[0023]脈衝發送單元:用於通過位置脈衝發送埠發送I個位置脈衝信號給位置脈衝減計數器；
[0024]剩餘脈衝信號接收單元:用於接收位置脈衝減計數器發來的剩餘脈衝數量信號；
[0025]第一判斷單元；用於判斷剩餘脈衝數量信號是否為0，並在判斷結果為是時啟動當前位置接受單元；在判斷結果為否時啟動脈衝發送單元；
[0026]當前位置接受單元:用於接收位移計數器發來的當前位置脈衝信號M ；
[0027]第二判斷單元:用於判斷|N-M|是否等於2，並在判斷結果為是時啟動到位標誌遞增單元；在判斷結果為否時啟動校正脈衝數計算單元；
[0028]到位標誌遞增單元:用於使到位標誌增加1，即RchPosCnt = RchPosCnt+Ι ；[0029]第三判斷單元:判斷到位標誌是否為P，P為大於10的整數，並在判斷結果為是時結束定位；在判斷結果為否時啟動第二判斷單元；
[0030]校正脈衝數計算單元:用於計算N的值，N= (ULONG) ( Θ (N-M))，其中，Θ為0.5到I之間的數，同時對到標誌位RchPosCnt進行清零。
[0031]本發明所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位方法在定位過程中，當預設脈衝數發送完成且設備還未停止運行時，預測設備運動機構有沒有可能最終停在目標位置，若有，就等待其停止再做進一步判斷。若沒有可能，就判斷運動機構是根本就到不了目標位置還是會衝過目標位置，如果是到不了，就立即向位置脈衝減計數器發送若干個脈衝，讓電機繼續前行；如果是會過衝，就向位置脈衝減計數器發送若干個反方向脈衝，使電機反向行進，直到電機到達目標位置為止。位移傳感器的精度為5微米時，這種方法能夠保證定位精度在5微米以內，且在定位過程中加入了預測過程，根據預測結果決定電機的下一步運動方式，與傳統的高精度定位方式相比，定位時間縮短了 20%以上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為實施方式一所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位方法的流程圖；
[0033]圖2為實施方式六所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位系統的結構框圖。
【具體實施方式】
[0034]【具體實施方式】一:結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位方法，該方法是基於工業直線運動機構的快速精確預測定位系統實現的，所述工業直線運動機構的快速精確預測定位系統包括DSP1、位置脈衝減計數器2、電機驅動器3、位移計數器4和位移傳感器5，所述DSPI向位置脈衝減計數器2發送脈衝信號，所述位置脈衝減計數器2發送驅動信號給電機驅動器3以控制電機運動，同時，DSPl從位置脈衝減計數器2接收位置脈衝減計數器狀態信號，即剩餘脈衝數量信號，DSPl通過位移計數器4接收位移傳感器5發送的當前位置脈衝信號；
[0035]所述的快速精確預測定位方法是由嵌入在DSPl內部的軟體實現的，該方法包括以下步驟:
[0036]目標位置指令接收步驟:用於接收目標位置指令脈衝數N，並在該步驟結束之後執行目標脈衝計算步驟；
[0037]目標脈衝計算步驟:用於計算需要輸出的脈衝數，所述的脈衝數等於目標位置指令脈衝數N ;同時對到標誌位RchPosCnt進行清零，即RchPosCnt = O ;並在該步驟結束之後執行計劃脈衝寫入步驟；
[0038]計劃脈衝寫入步驟:將脈衝數N的絕對值|N|寫入位置脈衝減計數器2 ;並在該步驟結束之後執行脈衝發送步驟；
[0039]脈衝發送步驟:用於通過位置脈衝發送埠發送I個位置脈衝信號給位置脈衝減計數器2 ;並在該步驟結之後執行剩餘脈衝信號接收步驟；
[0040]剩餘脈衝信號接收步驟:用於接收位置脈衝減計數器2發來的剩餘脈衝數量信號；並在該步驟結束之後執行第一判斷步驟；[0041]第一判斷步驟；用於判斷剩餘脈衝數量信號是否為0，並在判斷結果為是時執行當前位置接受步驟；在判斷結果為否時返回執行脈衝發送步驟；
[0042]當前位置接受步驟:用於接收位移計數器4發來的當前位置脈衝信號M ;並在該步驟結束之後執行第二判斷步驟；
[0043]第二判斷步驟:用於判斷|N-M|是否等於2，並在判斷結果為為是時執行到位標誌遞增步驟；在判斷結果為否時執行校正脈衝數計算步驟；
[0044]到位標誌遞增步驟:用於使到位標誌增加1，即RchPosCnt = RchPosCnt+Ι ;並在該步驟結束之後執行第三判斷步驟；
[0045]第三判斷步驟:判斷到位標誌是否為P，P為大於10的整數，並在判斷結果為為是時結束定位；在判斷結果為否時返回執行第二判斷步驟；
[0046]校正脈衝數計算步驟:用於計算N的值，N= (ULONG) ( Θ (N-M))，其中，Θ為0.5到I之間的數，同時對到標誌位RchPosCnt進行清零；並在該步驟結束之後執行計劃脈衝寫入步驟。
[0047]本實施方式所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位方法是由嵌入在DSPl內部的軟體來實現的，該方法中，所有的位置和距離均以脈衝數來表示。系統運行前先初始化，初始化後設備運動機構回到原點，位移計數器4發送給DSPl的當前位置脈衝信號為O。DSPl首先接收目標位置指令脈衝數N，根據目標位置指令脈衝數N計算出需要發送給電機驅動器3的脈衝數，該脈衝數等於N-0，即:需要發送給電機驅動器3的脈衝數等於目標脈衝數與當前位置脈衝信號的差值，計算結果仍計為N。同時對到標誌位RchPosCnt進行清零，然後將所述脈衝數N寫入位置脈衝減計數器2。打開位置脈衝發送埠，向位置脈衝減計數器2發送一個脈衝信號，位置脈衝減計數器2將此脈衝作為驅動信號發送給電機驅動器3，電機驅動器3根據該驅動信號控制電機轉動，根據N的符號(正或負)來設定電機的轉動方向。DSPl每發送一個脈衝信號給位置脈衝減計數器2之後，會從位置脈衝減計數器2接收到一個反應位置脈衝減計數器2狀態的信號，該信號為位置脈衝減計數器2的剩餘脈衝數，DSPl判斷該剩餘脈衝數是否為0，即位置脈衝減計數器2的狀態是否為空，如果位置脈衝減計數器2的狀態不為空，則DSPl繼續向位置脈衝減計數器2發送脈衝信號，如此循環，直到位置脈衝減計數器2的狀態為空時，停止發送脈衝信號。此時，DSPl接收位移計數器4發來的當前位置脈衝信號M，然後通過目標位置與當前位置的距離預測設備運動機構有無可能停在目標位置，如果目標位置與當前位置的距離大於2個脈衝，則認為電機停止轉動後，運動機構不可能停在目標位置處，，此時需要採取校正措施，避免時間浪費。校正措施為先計算再次需要輸出的脈衝數，然後將此脈衝數發送給位置脈衝減計數器2，再次需要輸出的脈衝數=(ULONG) ( Θ (N-M))，此脈衝數作為新的N值，取代位置脈衝減計數器2先前接收到的脈衝數N，即對N的數值大小進行更新，此處的係數Θ為大於0.5且小於I的數，將目標位置與當前位置的距離乘上該係數，用向下圓整的方式方法取整後，N總是大於等於1，也就是說設備定位精度為正負一個位移傳感器脈衝。N-M的符號代表預測最終電機是到不了位還是會衝過目標位置，N-M的符號將決定電機的轉動方向。如果目標位置與當前位置的距離小於2個脈衝，則使到標誌位RchPosCnt增加I,即RchPosCnt = RchPosCnt+1,然後判斷RchPosCnt是否等於P，所述P為大於10的整數,如果RchPosCnt不等於p,則繼續判斷目標位置與當前位置的距離是否小於2個脈衝，如此循環，直到RchPosCnt等於p為止，停止定位。在RchPosCnt從O增加到P的這段時間內，如果目標位置與當前位置的距離始終保持小於2個脈衝，則認為設備運動機構已經到達目標位置，可以結束定位。
[0048]本實施方式所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位方法在定位過程中，當預設脈衝數發送完成且設備還未停止運行時，預測設備運動機構有沒有可能最終停在目標位置，若有，就等待其停止再做進一步判斷。若沒有可能，就判斷運動機構是根本就到不了目標位置還是會衝過目標位置，如果是到不了，就立即向位置脈衝減計數器2發送若干個脈衝，讓電機繼續前行；如果是會過衝，就向位置脈衝減計數器2發送若干個反方向脈衝，使電機反向行進，直到電機到達目標位置為止。這種方法能夠保證定位精度在5微米以內，且在定位過程中加入了預測過程，根據預測結果決定電機的下一步運動方式，與傳統的高精度定位方式相比，定位時間縮短了 20%以上。
[0049]【具體實施方式】二:本實施方式是對實施方式一所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位方法的進一步限定，本實施方式中，所述的第三判斷步驟中，P=20。
[0050]【具體實施方式】三:本實施方式是對實施方式一所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位方法的進一步限定，本實施方式中，所述的位移傳感器5採用磁柵尺或光柵尺實現。
[0051]【具體實施方式】四:本實施方式是對實施方式一所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位方法的進一步限定，本實施方式中，所述的位置脈衝減計數器2每接到一個DSPl發來的脈衝信號後，向電機驅動器3發送一個脈衝信號,然後再反饋給DSPl —個狀態信號，該狀態信號表示剩餘脈衝數量。
[0052]本實施方式中的位置脈衝減計數器2是由嵌入在CPLD中的軟體來實現的。位置脈衝減計數器2的功能為每接到一個DSPl發來的脈衝信號後，向電機驅動器3發送一個脈衝信號，然後再反饋給DSPl —個狀態信號，該狀態信號表示剩餘脈衝數量。剩餘脈衝數量的初始值為DSPl向其寫入的|N|，位置脈衝減計數器2每向電機驅動器3發送完一個脈衝信號後，剩餘脈衝數量減1，當發送完InI個脈衝給電機驅動器3後，剩餘脈衝數量為0，此時，位置脈衝減計數器2的狀態為空。
[0053]【具體實施方式】五:本實施方式是對實施方式一所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位方法的進一步限定，本實施方式中，所述的位移計數器4用於對位移傳感器5輸出的脈衝進行計數，其計數值用於確定設備運動機構在系統坐標系中的位置，即當前位置。
[0054]本實施方式中的所有的距離和位置均通過脈衝數來表示，位移傳感器5輸出的脈衝數反應了設備運動機構的當前位置，位移計數器4對位移傳感器5輸出的脈衝進行計數，並將其發送給DSPl，以使DSPl獲得設備運動機構的當前位置。
[0055]【具體實施方式】六:結合圖2說明本實施方式，本實施方式所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位系統包括DSP1、位置脈衝減計數器2、電機驅動器3、位移計數器4和位移傳感器5，所述DSPl向位置脈衝減計數器2發送脈衝信號，所述位置脈衝減計數器2發送驅動信號給電機驅動器3以控制電機運動，同時，DSPl從位置脈衝減計數器2接收位置脈衝減計數器狀態信號，即剩餘脈衝數量信號，DSPl通過位移計數器4接收位移傳感器5發送的當前位置脈衝信號；
[0056]在DSPl內部嵌入有由軟體實現的定位模塊，所述定位模塊包括以下單元:
[0057]目標位置指令接收單元:用於接收目標位置指令脈衝數N；[0058]目標脈衝計算單元:用於計算需要輸出的脈衝數，所述的脈衝數等於目標位置指令脈衝數N ;同時對到標誌位RchPosCnt進行清零，即RchPosCnt = O ；
[0059]計劃脈衝寫入單元:將脈衝數N的絕對值INI寫入位置脈衝減計數器2 ；
[0060]脈衝發送單元:用於通過位置脈衝發送埠發送I個位置脈衝信號給位置脈衝減計數器2 ；
[0061]剩餘脈衝信號接收單元:用於接收位置脈衝減計數器2發來的剩餘脈衝數量信號;
[0062]第一判斷單元；用於判斷剩餘脈衝數量信號是否為0，並在判斷結果為是時啟動當前位置接受單元；在判斷結果為否時啟動脈衝發送單元；
[0063]當前位置接受單元:用於接收位移計數器4發來的當前位置脈衝信號M ；
[0064]第二判斷單元:用於判斷|N-M|是否等於2，並在判斷結果為是時啟動到位標誌遞增單元；在判斷結果為否時啟動校正脈衝數計算單元；
[0065]到位標誌遞增單元:用於使到位標誌增加I，即RchPosCnt = RchPosCnt+Ι ；
[0066]第三判斷單元:判斷到位標誌是否為P，P為大於10的整數，並在判斷結果為是時結束定位；在判斷結果為否時啟動第二判斷單元；
[0067]校正脈衝數計算單元:用於計算N的值，N=(ULONG) ( Θ (N-M))，其中，Θ為0.5到I之間的數，同時對到標誌位RchPosCnt進行清零。
[0068]本實施方式中，所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位模塊是由嵌入在DSPl內部的軟體來實現的，該模塊中，所有的位置和距離均以脈衝數來表示。系統運行前先初始化，初始化後設備運動機構回到原點，位移計數器4發送給DSPl的當前位置脈衝信號為O。DSPl首先接收目標位置指令脈衝數N，根據目標位置指令脈衝數N計算出需要發送給電機驅動器3的脈衝數，該脈衝數等於N-0，即:需要發送給電機驅動器3的脈衝數等於目標脈衝數與當前位置脈衝信號的差值，計算結果仍計為N。同時對到標誌位RchPosCnt進行清零，然後將所述脈衝數N寫入位置脈衝減計數器2。打開位置脈衝發送埠，向位置脈衝減計數器2發送一個脈衝信號，位置脈衝減計數器2將此脈衝作為驅動信號發送給電機驅動器3，電機驅動器3根據該驅動信號控制電機轉動，根據N的符號(正或負)來設定電機的轉動方向。DSPl每發送一個脈衝信號給位置脈衝減計數器2之後，會從位置脈衝減計數器2接收到一個反應位置脈衝減計數器2狀態的信號，該信號為位置脈衝減計數器2的剩餘脈衝數，DSPl判斷該剩餘脈衝數是否為0，即位置脈衝減計數器2的狀態是否為空，如果位置脈衝減計數器2的狀態不為空，則DSPl繼續向位置脈衝減計數器2發送脈衝信號，如此循環，直到位置脈衝減計數器2的狀態為空時，停止發送脈衝信號。此時，DSPl接收位移計數器4發來的當前位置脈衝信號M，然後通過目標位置與當前位置的距離預測設備運動機構有無可能停在目標位置，如果目標位置與當前位置的距離大於2個脈衝，則認為電機停止轉動後，運動機構不可能停在目標位置處，，此時需要採取校正措施，避免時間浪費。校正措施為先計算再次需要輸出的脈衝數，然後將此脈衝數發送給位置脈衝減計數器2，再次需要輸出的脈衝數=(ULONG) ( Θ (N-M))，此脈衝數作為新的N值，取代位置脈衝減計數器2先前接收到的脈衝數N，即對N的數值大小進行更新，此處的係數Θ為大於0.5且小於I的數，將目標位置與當前位置的距離乘上該係數，用向下圓整的方式方法取整後，N總是大於等於1，也就是說設備定位精度為正負一個位移傳感器脈衝。N-M的符號代表預測最終電機是到不了位還是會衝過目標位置，N-M的符號將決定電機的轉動方向。如果目標位置與當前位置的距離小於2個脈衝，則使到標誌位RchPosCnt增加I,即RchPosCnt = RchPosCnt+Ι,然後判斷RchPosCnt是否等於P，所述P為大於10的整數,如果RchPosCnt不等於p,則繼續判斷目標位置與當前位置的距離是否小於2個脈衝，如此循環，直到RchPosCnt等於p為止，停止定位。在RchPosCnt從O增加到P的這段時間內，如果目標位置與當前位置的距離始終保持小於2個脈衝，則認為設備運動機構已經到達目標位置，可以結束定位。
[0069]本實施方式所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位系統在定位過程中，當預設脈衝數發送完成且設備還未停止運行時，預測設備運動機構有沒有可能最終停在目標位置，若有，就等待其停止再做進一步判斷。若沒有可能，就判斷運動機構是根本就到不了目標位置還是會衝過目標位置，如果是到不了，就立即向位置脈衝減計數器2發送若干個脈衝，讓電機繼續前行；如果是會過衝，就向位置脈衝減計數器2發送若干個反方向脈衝，使電機反向行進，直到電機到達目標位置為止。所述快速精確預測定位系統能夠保證定位精度在5微米以內，且在定位過程中加入了預測過程，根據預測結果決定電機的下一步運動方式，與傳統的高精度定位方式相比，定位時間縮短了 20%以上。
[0070]【具體實施方式】七:本實施方式是對實施方式六所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位系統的進一步限定，本實施方式中，所述的第三判斷單元中，P=20。
[0071]【具體實施方式】八:本實施方式是對實施方式六所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位系統的進一步限定，本實施方式中，所述的位移傳感器5採用磁柵尺或光柵尺實現。
[0072]【具體實施方式】九:本實施方式是對實施方式六所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位系統的進一步限定，本實施方式中，所述的位置脈衝減計數器2每接到一個DSPl發來的脈衝信號後，向電機驅動器3發送一個脈衝信號,然後再反饋給DSPl —個狀態信號，該狀態信號表示剩餘脈衝數量。
[0073]本實施方式中的位置脈衝減計數器2是由嵌入在CPLD中的軟體來實現的。位置脈衝減計數器2的功能為每接到一個DSPl發來的脈衝信號後，向電機驅動器3發送一個脈衝信號，然後再反饋給DSPl —個狀態信號，該狀態信號表示剩餘脈衝數量。剩餘脈衝數量的初始值為DSPl向其寫入的|N|，位置脈衝減計數器2每向電機驅動器3發送完一個脈衝信號後，剩餘脈衝數量減1，當發送完InI個脈衝給電機驅動器3後，剩餘脈衝數量為0，此時，位置脈衝減計數器2的狀態為空。
[0074]【具體實施方式】十:本實施方式是對實施方式六所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位系統的進一步限定，本實施方式中，所述的位移計數器4用於對位移傳感器5輸出的脈衝進行計數，其計數值用於確定設備運動機構在系統坐標系中的位置，即當前位置。
[0075]本實施方式中的所有的距離和位置均通過脈衝數來表示，位移傳感器5輸出的脈衝數反應了設備運動機構的當前位置，位移計數器4對位移傳感器5輸出的脈衝進行計數，並將其發送給DSPl，以使DSPl獲得設備運動機構的當前位置。
【權利要求】
1.工業直線運動機構的快速精確預測定位方法，該方法是基於工業直線運動機構的快速精確預測定位系統實現的，所述工業直線運動機構的快速精確預測定位系統包括DSP(I)、位置脈衝減計數器(2)、電機驅動器(3)、位移計數器(4)和位移傳感器(5)，所述DSP(I)向位置脈衝減計數器(2 )發送脈衝信號，所述位置脈衝減計數器(2 )發送驅動信號給電機驅動器(3)以控制電機運動，同時，DSP (I)從位置脈衝減計數器(2)接收位置脈衝減計數器狀態信號，即剩餘脈衝數量信號，DSP (I)通過位移計數器(4)接收位移傳感器(5)發送的當前位置脈衝信號； 其特徵在於:所述的快速精確預測定位方法是由嵌入在DSP (I)內部的軟體實現的，該方法包括以下步驟: 目標位置指令接收步驟:用於接收目標位置指令脈衝數N，並在該步驟結束之後執行目標脈衝計算步驟； 目標脈衝計算步驟:用於計算需要輸出的脈衝數，所述的脈衝數等於目標位置指令脈衝數N ;同時對到標誌位RchPosCnt進行清零，即RchPosCnt = O ;並在該步驟結束之後執行計劃脈衝寫入步驟； 計劃脈衝寫入步驟:將脈衝數N的絕對值|N|寫入位置脈衝減計數器(2);並在該步驟結束之後執行脈衝發送步驟； 脈衝發送步驟:用於通過位置脈衝發送埠發送I個位置脈衝信號給位置脈衝減計數器(2);並在該步驟結之後執行剩餘脈衝信號接收步驟； 剩餘脈衝信號接收步驟:用於接收位置脈衝減計數器(2)發來的剩餘脈衝數量信號；並在該步驟結束之後執行第一判斷步驟； 第一判斷步驟；用於判斷剩餘脈衝數量信號是否為0，並在判斷結果為是時執行當前位置接受步驟；在判斷結果為否時返回執行脈衝發送步驟； 當前位置接受步驟:用於接收位移計數器(4)發來的當前位置脈衝信號M ;並在該步驟結束之後執行第二判斷步驟； 第二判斷步驟:用於判斷|N-M|是否等於2，並在判斷結果為為是時執行到位標誌遞增步驟；在判斷結果為否時執行校正脈衝數計算步驟； 到位標誌遞增步驟:用於使到位標誌增加I，即RchPosCnt = RchPosCnt+Ι ;並在該步驟結束之後執行第三判斷步驟； 第三判斷步驟:判斷到位標誌是否為P，P為大於10的整數，並在判斷結果為為是時結束定位；在判斷結果為否時返回執行第二判斷步驟； 校正脈衝數計算步驟:用於計算N的值，N=(ULONG) ( Θ (N-M))，其中，Θ為0.5到I之間的數，同時對到標誌位RchPosCnt進行清零；並在該步驟結束之後執行計劃脈衝寫入步驟。
2.根據權利要求1所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位方法，其特徵在於:所述的第三判斷步驟中，P=20。
3.根據權利要求1所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位方法，其特徵在於:所述的位移傳感器(5)採用磁柵尺或光柵尺實現。
4.根據權利要求1所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位方法，其特徵在於:所述的位置脈衝減計數器(2)每接到一個DSP (I)發來的脈衝信號後，向電機驅動器(3)發送一個脈衝信號，然後再反饋給DSP (I) 一個狀態信號，該狀態信號表示剩餘脈衝數量。
5.根據權利要求1所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位方法，其特徵在於:所述的位移計數器(4)用於對位移傳感器(5)輸出的脈衝進行計數，其計數值用於確定設備運動機構在系統坐標系中的位置，即當前位置。
6.工業直線運動機構的快速精確預測定位系統，其特徵在於:它包括DSP(I)、位置脈衝減計數器(2)、電機驅動器(3)、位移計數器(4)和位移傳感器(5)，所述DSP (I)向位置脈衝減計數器(2 )發送脈衝信號，所述位置脈衝減計數器(2 )發送驅動信號給電機驅動器(3 )以控制電機運動運動，同時，DSP (I)從位置脈衝減計數器(2)接收位置脈衝減計數器狀態信號，即剩餘脈衝數量信號，DSP (I)通過位移計數器(4)接收位移傳感器(5)發送的當前位置脈衝信號； 在DSP (I)內部嵌入有由軟體實現的定位模塊，所述定位模塊包括以下單元: 目標位置指令接收單元:用於接收目標位置指令脈衝數N ; 目標脈衝計算單元:用於計算需要輸出的脈衝數，所述的脈衝數等於目標位置指令脈衝數N ;同時對到標誌位RchPosCnt進行清零，即RchPosCnt = O ； 計劃脈衝寫入單元:將脈衝數N的絕對值|N|寫入位置脈衝減計數器(2)； 脈衝發送單元:用於通過位置脈衝發送埠發送I個位置脈衝信號給位置脈衝減計數器⑵； 剩餘脈衝信號接收單元:用於接收位置脈衝減計數器(2)發來的剩餘脈衝數量信號；第一判斷單元；用於判斷剩餘脈衝數量信號是否為0，並在判斷結果為是時啟動當前位置接受單元；在判斷結果為否時啟動脈衝發送單元； 當前位置接受單元:用於接收位`移計數器(4)發來的當前位置脈衝信號M ; 第二判斷單元:用於判斷|N-M|是否等於2，並在判斷結果為是時啟動到位標誌遞增單元；在判斷結果為否時啟動校正脈衝數計算單元； 到位標誌遞增單元:用於使到位標誌增加I，即RchPosCnt = RchPosCnt+Ι ； 第三判斷單元:判斷到位標誌是否為P，P為大於10的整數，並在判斷結果為是時結束定位；在判斷結果為否時啟動第二判斷單元； 校正脈衝數計算單元:用於計算N的值，N=(ULONG) ( Θ (N-M))，其中，Θ為0.5到I之間的數，同時對到標誌位RchPosCnt進行清零。
7.根據權利要求6所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位系統，其特徵在於:所述的第三判斷單元中，p=20。
8.根據權利要求6所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位系統，其特徵在於:所述的位移傳感器(5)採用磁柵尺或光柵尺實現。
9.根據權利要求6所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位系統，其特徵在於:所述的位置脈衝減計數器(2)每接到一個DSP (I)發來的脈衝信號後，向電機驅動器(3)發送一個脈衝信號，然後再反饋給DSP (I) —個狀態信號，該狀態信號表示剩餘脈衝數量。
10.根據權利要求6所述的工業直線運動機構的快速精確預測定位系統，其特徵在於:所述的位移計數器(4)用於對位移傳感器(5)輸出的脈衝進行計數，其計數值用於確定設備運動機構在系統坐標系中的位置，即當前位置。
【文檔編號】G05B19/19GK103699054SQ201410003567
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月3日 優先權日:2014年1月3日
【發明者】孫光輝, 任雨, 高會軍, 孫一勇, 張增傑, 謝文麟 申請人:哈爾濱工業大學