一種工作檯伺服定位控制系統及定位控制方法
2023-09-18 06:47:15
一種工作檯伺服定位控制系統及定位控制方法
【專利摘要】本發明屬於工作檯伺服定位控制【技術領域】，涉及一種工作檯伺服定位控制系統及方法，該系統包括導軌裝置、伺服電機以及在所述伺服電機控制下沿所述導軌裝置移動的工作檯裝置，所述導軌裝置上左、右兩側分別設有一定位塊裝置，所述定位塊裝置上設有吸盤式電磁鐵裝置，所述工作檯裝置上設有與所述吸盤式電磁鐵裝置配合的吸附塊，所述導軌裝置上一側靠近左側的定位塊裝置處設有一用於所述工作檯裝置回零初始化的零位開關;所述伺服電機通過電機驅動器與運動控制卡連接，所述運動控制卡連接工控機並與所述零位開關、吸盤式電磁鐵裝置相連接。本發明定位控制系統具有控制精度高，控制方法簡單，成本低，工作效率高，適用範圍廣等優點。
【專利說明】一種工作檯伺服定位控制系統及定位控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於工作檯伺服定位控制【技術領域】，具體涉及一種工作檯伺服定位控制系統及所述工作檯伺服定位控制系統的定位控制方法。
【背景技術】
[0002]印刷過程是LTCC (低溫共燒陶瓷)生產工藝流程中的重要環節之一，近幾年隨著LTCC技術在電子、通訊、航空航天、飛彈、汽車、計算機和醫療等領域的廣泛應用，精密印刷設備在國內也得到了大力發展。工作檯重複定位精度是印刷設備設計和使用過程中的重要基礎，它不僅是印刷質量的根本保證，而且對產品的合格率起決定性作用。現代印刷技術不僅對產品的生產效率和印刷精度上提出了高效、穩定、精準的控制要求，同樣也對印刷設備的本身的控制精度和研發成本提出了更高的要求。
[0003]目前，國內大多數印刷設備上常用的工作檯定位方式主要可以分以下兩種，首先是PLC或工控機通過變頻器來控制交流電機帶動傳輸帶定位工作檯的方式，這種方式主要靠機械限位來使電機停止從而達到工作檯定位的目的。這種方式的缺點是電機的速度主要靠檢測慢速信號改變變頻器的電壓來調節，因此不能實時準確的改變工作檯的運行速度。雖然設備是通過硬限位來保證工作檯的定位精度，但由於電機一直處於得電壓的轉矩狀態下，所以不能保證工作檯完全靜止，總會存在一定程度的波動存在。況且由於工作檯每次的撞擊硬限位的相對力度較大，隨著時間的推移，硬限位也會受到一定的損傷，從而影響設備本身的定位精度。因此，這種方式一般應用在精度要求相對較低的印刷設備中。再一種就是工控機通過運動控制卡來控制伺服電機帶動精密滾珠絲槓或直線電機定位工作檯的方式，並且通過光柵尺的反饋形成閉環迴路。這種方式的優點是控制精度高且易於改變驅動速度，由於直線電機、光柵尺和精密絲槓的價格普遍較高，以及一些較好的帶模擬量閉環控制的運動控制卡的價格也不菲，從而造成了這種控制方式的設備成本相對較高。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於解決上述技術問題而提供一種經濟實用且高精度的可用於LTCC精密絲網自動對準印刷設備的工作檯伺服定位控制系統以及方法。
[0005]為實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
一種工作檯伺服定位控制系統，包括導軌裝置、伺服電機以及在所述伺服電機控制下沿所述導軌裝置移動的工作檯裝置，所述導軌裝置上左、右兩側分別設有一定位塊裝置，所述定位塊裝置上設有吸盤式電磁鐵裝置，所述工作檯裝置上設有與所述吸盤式電磁鐵裝置配合的吸附塊，所述導軌裝置上一側靠近左側的定位塊裝置處設有一用於所述工作檯裝置回零初始化的零位開關；所述伺服電機通過電機驅動器與運動控制卡連接，所述運動控制卡連接工控機並與所述零位開關、吸盤式電磁鐵裝置相連接。
[0006]所述零位開關安裝於使所述工作檯裝置與所述左側的定位塊裝置距離2mm處。
[0007]所述工控機通過PCI總線與所述運動控制卡連接。[0008]所述吸盤式電磁鐵裝置與所述吸附塊的平面平行。
[0009]一種所述工作檯伺服定位控制系統的定位控制方法，包括以下步驟:
設置所述伺服電機在位置模式下需要執行的脈衝量；
所述工控機通過所述運動控制卡將控制指令發送至所述電機驅動器；
所述伺服電機根據所述控制指令在位置模式下移到至所述零位開關的指定位置，然後所述伺服電機的控制模式自位置模式切換到轉矩模式，同時打開所述吸盤式電磁鐵裝置吸住所述工作檯裝置。
[0010]所述伺服電機移動到至所述零位開關的指定位置的方法如下:
如果所述工作檯裝置在所述指定位置，則所述伺服電機在位置模式下先脫離所述指定位置後，再向所述指定位置方向移動；如果所述工作檯裝置不在所述指定位置，則所述伺服電機在位置模式下直接向所述指定位置方向移動。
[0011]所述伺服電機初始工作於位置開環，所述工控機通過發脈衝量控制指令而使所述伺服電機工作在位置模式下。
[0012]本發明通過採用運動控制卡控制伺服電機帶動皮帶裝置實現工作檯裝置定位，並在工作檯裝置兩端安裝定位塊裝置確保工作檯裝置位置的準確性，同時在兩定位塊裝置上分別安裝兩吸盤式電磁鐵裝置保證重複定位的一致性，解決了現有印刷設備工作檯準確定位的問題，降低了設備的製造成本，且這種定位系統及方法可廣泛應用於需要高精度定位的設備中，具有普遍適用性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1所示為本發明實施例提供的工作檯伺服定位控制系統的機械結構示意圖；
圖2所示為本發明實施例提供的工作檯伺服定位控制系統的工作原理示意圖；
圖3所示為本發明實施例提供的工作檯伺服定位控制系統的定位控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0014]下面，結合實例對本發明的實質性特點和優勢作進一步的說明，但本發明並不局限於所列的實施例。
[0015]參見圖f 2所示，一種工作檯伺服定位控制系統，包括導軌裝置106、伺服電機101以及工作檯裝置105，所述工作檯裝置105與所述伺服電機101通過皮帶裝置102相連接，在所述伺服電機101控制下，所述工作檯裝置105可沿所述導軌裝置106移動，所述導軌裝置上106左、右兩側分別設有一定位塊裝置103，所述定位塊裝置103上分別設有吸盤式電磁鐵裝置104，所述工作檯裝置105上設有與所述吸盤式電磁鐵裝置104配合的吸附塊，所述導軌裝置106上一側靠近左側的定位塊裝置104處，設有一用於所述工作檯裝置105回零初始化的零位開關107;參見圖2所示，所述伺服電機101通過電機驅動器與運動控制卡連接，所述運動控制卡連接工控機並與所述零位開關107、吸盤式電磁鐵裝置104相連接。
[0016]所述電機驅動器直接與所述運動控制卡進行通訊，所述運動控制卡的輸出IO點通過繼電器控制所述吸盤式電磁鐵裝置104的吸合，所述定位塊裝置103採用機械硬限位定位，所述伺服電機101自帶編碼器用於電機脈衝量輸出，所述原點開關107作為所述伺服電機101初始位參考，以確定所述工作檯裝置105的初始位置。[0017]進一步的，所述零位開關107安裝於使所述工作檯裝置105與所述左側的定位塊裝置104距離2謹處。
[0018]進一步的,所述工控機通過PCI總線與所述運動控制卡連接。
[0019]進一步的，所述吸盤式電磁鐵裝置與所述吸附塊的平面平行。
[0020]本發明實施例中，所述運行控制卡採用DMC2610運動控制卡。
[0021]本發明的目的還在於提供一種所述工作檯伺服定位控制系統的定位控制方法，參見圖3所示，所述工作檯伺服定位控制系統的定位控制方法，具體包括以下步驟:
SlOl:設置所述伺服電機在位置模式下需要執行的脈衝量；
S102:所述工控機通過所述運動控制卡將控制指令發送至所述電機驅動器；
S103:所述伺服電機根據所述控制指令在位置模式下移到至所述零位開關的指定位置，然後所述伺服電機的控制模式自位置模式切換到轉矩模式，同時打開所述吸盤式電磁鐵裝置吸住所述工作檯裝置。
[0022]通過以上方法伺服定位控制後，所述工作檯裝置初始化完成。
[0023]本發明實施例中，所述伺服電機初始工作於位置開環，通過所述工控機發脈衝量控制指令的方式使所述伺服電機處於位置模式控制下。
[0024]需要說明的是，本發明實施例中，所述吸盤式電磁鐵裝置吸住所述工作檯裝置後，此時，伺服電機工作於轉矩輸出模式，所述電機驅動器並沒有來自外部輸入的模擬量電壓，也就是伺服電機本身沒有力矩輸出。
[0025]本發明方法通過切換電機驅動器內部的電機輸出控制方式控制工作檯裝置定位時，首先讓伺服電機在位置控制模式下運行一段距離，使伺服電機在接近另一端定位塊裝置103 (硬限位)時切換到轉矩控制模式下，同時打開電磁鐵將工作檯吸住。之所以要切換伺服電機的控制模式，是因為伺服電機在轉矩模式下，伺服電機僅受電機驅動器內部的電流環控制運算量最小，此時的所受的電機阻力也最小，易於電磁鐵吸附，採用電磁鐵的結構不僅減小了機械硬限位損傷，保證了定位精度，還能抵消電機停止瞬間給工作檯帶來的微小震動，進一步保證了伺服電機處於高度力平衡狀態。
[0026]本發明實施例中，所述伺服電機移動到至所述零位開關的指定位置的方法如下: 如果所述工作檯裝置在所述指定位置，則所述伺服電機在位置模式下先脫離所述指定
位置後，再向所述指定位置方向移動；如果所述工作檯裝置不在所述指定位置，則所述伺服電機在位置模式下直接向所述指定位置方向移動。
[0027]本發明實施例中，所述伺服電機從初始位置至指定位置是在位置模式下實現，而所述吸盤式電磁鐵裝置的吸合過程是在轉矩模式下實現，主要是為了減小所述工作檯裝置的運動阻力。
[0028]本發明與傳統定位控制系統及方法相比，具有如下優點和積極效果:
1、本定位控制方法採用位置控制模式輔助轉矩模式的輸出控制，實現過程簡單可靠，穩定性好。2、由於採用了電磁鐵吸附的方法，抵消了電機停止瞬間給工作檯帶來的微小震動，並使工作檯達到正負2微米的重複定位精度，滿足了設備高精度定位的要求。3、本定位控制系統使用DMC2610運動控制卡以及普通伺服電機加電磁鐵的控制方式，降低了設備的研製成本，且可適應範圍廣。
[0029]總之，本發明定位控制系統及方法，與現有幾種定位方法相比，具有控制精度高，控制方法簡單，研製成本低，工作效率高，適用範圍廣等優點。
[0030]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種工作檯伺服定位控制系統，其特徵在於，包括導軌裝置、伺服電機以及在所述伺服電機控制下沿所述導軌裝置移動的工作檯裝置，所述導軌裝置上左、右兩側分別設有一定位塊裝置，所述定位塊裝置上設有吸盤式電磁鐵裝置，所述工作檯裝置上設有與所述吸盤式電磁鐵裝置配合的吸附塊，所述導軌裝置上一側靠近左側的定位塊裝置處設有一用於所述工作檯裝置回零初始化的零位開關；所述伺服電機通過電機驅動器與運動控制卡連接，所述運動控制卡連接工控機並與所述零位開關、吸盤式電磁鐵裝置相連接。
2.根據權利要求1所述工作檯伺服定位控制系統，其特徵在於，所述零位開關安裝於使所述工作檯裝置與所述左側的定位塊裝置距離2_處。
3.根據權利要求2所述工作檯伺服定位控制系統，其特徵在於，所述工控機通過PCI總線與所述運動控制卡連接。
4.根據權利要求3所述工作檯伺服定位控制系統，其特徵在於，所述吸盤式電磁鐵裝置與所述吸附塊的平面平行。
5.一種權利要求1-4任一項所述工作檯伺服定位控制系統的定位控制方法，其特徵在於，包括以下步驟: 設置所述伺服電機在位置模式下需要執行的脈衝量； 所述工控機通過所述運動控制卡將控制指令發送至所述電機驅動器； 所述伺服電機根據所述控制指令在位置模式下移到至所述零位開關的指定位置，然後所述伺服電機的控制模式自位置模式切換到轉矩模式，同時打開所述吸盤式電磁鐵裝置吸住所述工作檯裝置。
6.根據權利要求5所述工作檯伺服定位控制系統的定位控制方法，其特徵在於，所述伺服電機移動到至所述零位開關的指定位置的方法如下: 如果所述工作檯裝置在所述指定位置，則所述伺服電機在位置模式下先脫離所述指定位置後，再向所述指定位置方向移動；如果所述工作檯裝置不在所述指定位置，則所述伺服電機在位置模式下直接向所述指定位置方向移動。
7.根據權利要求5所述工作檯伺服定位控制系統的定位控制方法，其特徵在於，所述伺服電機初始工作於位置開環，所述工控機通過發脈衝量控制指令而使所述伺服電機工作在位置模式下。
【文檔編號】B41F15/16GK103522742SQ201310456829
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】李國林, 楊志, 陳波, 朱林濤, 黃帥, 王慧 申請人:中國電子科技集團公司第四十五研究所