機械手精確找原點方法
2023-06-03 11:51:21 2
專利名稱：機械手精確找原點方法
技術領域：
本發明涉及一種數控工具機控制方法，尤其是指一種機械手精確找原點方法。
背景技術：
常用數控工具機上執行機構大多採用的是帶閉環控制的是伺服電機，由於伺服電機採用的是相對編碼器，因此系統在開機時需要找原點後方可工作。而找原點在數控應用中，原點的找尋通常是在收到設置的原點感應器提供了原點信號後在驅動伺服電機運動，待其編碼器輸出第一個Z脈衝後，定位該點為原點。以數控銑床為例，參見圖1，原點感應區的位置在「O」點，刀具的位置在「。」點。現有找原點的方法是首先驅動刀具X/Y向負方向移動，當經過原點感應器區時，感應器感應到刀具到達，即發送該方向原點信號，系統收到原點信號後，繼續驅動伺服電機工作，直至伺服電機編碼器輸出第一個Z脈衝的位置停下，並定該點為該方向的原點。 但是此方法應用在注塑機取出機，特別是其機械手的結構上控制並不合適，例如在注塑機取出機中，因為機械手執行的下降只能在橫行軸的有效感應區，該方向的原點感應器的感應片是成條狀的，即其是一個感應區提供原點信號，而非感應點，對應的，原點的找尋應當最好就靠在感應區的邊上，而非感應區間內部，避免機械手臂運動空間的浪費。具體的說，如圖2，機械手是沿著橫行Z軸運動的，通常會在軟體上設定型內安全區和型外安全區，途中兩處打的位置則是原點至型內安全區和型外安全區至最大移動距離，設定的機械手的手臂只能在該Z軸打部分位置的地方下降，而在其它的位置不能下降，其中較少的左部為原點至型內安全區，較多的右部為型外安全區，因此對應的系統在找原點時也應該儘量在靠近能下降的原點感應區位置的邊緣，才能充分利用下降的空間。但是如果只是簡單的採用原有的靠近感應區的邊上設原點的傳感器方式尋找原點精度不高，不能滿足實際需求。
發明內容
本發明的目的在於克服了上述缺陷，提供一種高精度的機械手精確找原點方法。本發明的目的是這樣實現的一種機械手精確找原點方法，其特徵在於它包括步驟，A)、判斷是否在原點感應區，若是，執行下一步，若否則驅動伺服電機帶動機械手沿軸的負方向移動，直到機械手進入到原點感應區進入到原點感應區或極限感應區；B)、驅動伺服電機帶動機械手沿軸的正方向移動，直至接收到伺服電機的第一個Z脈衝信號停止；上述步驟中，所述步驟B包括，發送10000-20000個點驅動伺服電機帶動機械手沿軸的正方向移動，直至接收到伺服電機的第一個Z脈衝信號停止；C)、再次驅動伺服電機帶動機械手沿軸的負方向移動，待機械手進入到原點感應區後保持移動驅動，至原點信號消失後停止驅動；
上述步驟中，所述步驟C還包括，如果機械手沒有離開原點感應區，但感應到了該方向的極限信號，該步驟也完成。D)、再次驅動伺服電機帶動機械手沿軸的正方向移動，直至機械手進入到原點感應區停止，並記下當前伺服電機的編碼器相對位置值；E)、將當前的伺服電機的編碼器相對位置值與預設的記錄值比較，根據兩者的差值發出修正脈衝驅動伺服電機帶動機械手沿軸的正/反方向移動；上述步驟中，所述步驟E包括，將當前的伺服電機的編碼器相對位置值與預設的記錄值比較，若兩者差值小於預設值，則以記錄值為原點的位置，根據兩者的差值發出修正脈衝驅動伺服電機帶動機械手沿軸的正/反方向移動；若兩者差值大於預設值，則不去動伺服電機，並將當前的伺服電機的編碼器相對位置值保存為記錄值；上述步驟中，所述預設值的脈衝信號換算為移動距離不大於2mm ；
上述步驟中，所述步驟B、C中採用快速方式驅動伺服電機工作，所述步驟D、E中採用慢速方式驅動伺服電機工作。相比於常見的找原點方法，本發明的有益效果在於以字符的絕對位置定義原點，雖然機械手每次到達原點感應區位置會有一點不同，但在相差不大情況下則每次都會以記錄值作為原點，實現準確定位，整體的定位誤差在I個脈衝以內，使得控制器配合機械手在模內嵌件等多種場合使用，當電機的每轉距離為20mm時，找到原點的電氣控制精度可達2微米級，且重複定位的精度很高，很好的滿足國內、外客戶的要求。
下面結合附圖詳述本發明的具體結構圖I為現有數控銑床的構造示意圖；圖2為現有注塑機取出機的構造示意圖；圖3為本發明的方法流程圖。
具體實施例方式為詳細說明本發明的技術內容、構造特徵、所實現目的及效果，以下結合實施方式並配合附圖詳予說明。請參閱圖3，本實施方式涉及一種機械手精確找原點方法，本方法基於的常見的帶機械手工具機結構中，在機械手移動的軸向上至少設置有兩個感應器，一個是原點感應器及其對應的條狀原點感應片，條狀原點感應片形成原點感應區，一個極限感應器及對應的極限感應片，極限感應片形成極限感應區，方法具體包括步驟A)、檢測當下機械手所在位置是否在原點感應區，即檢測是否在原點感應區(即是否有原點信號)，若是，執行下一步，若否則發送反向脈衝驅動伺服電機帶動機械手沿軸的負方向移動，直到機械手進入到原點感應區(即接收到原點信號)或極限感應區(即接收到極限限位信號)停止驅動移動的脈衝信號發送。本步驟屬於開機後的第一步，開機後首先需要驅動機械手要往回走，確定其回到原點這一端，從而為後續的步驟提供一個基準。B)、發送正向脈衝以驅動伺服電機帶動機械手沿軸的正方向移動，直至伺服電機反饋出第一個Z脈衝信號停止驅動移動的脈衝信號發送。較佳的，該步驟中發送10000-20000個脈衝信號驅動伺服電機帶動機械手沿軸的正方向移動，最佳的發送20000個點的脈衝信號作為驅動，因為常見的伺服電機通常最多移動20000個點，而伺服電機運行一圈為10000個脈衝指令點及發出一個Z脈衝信號，而該步驟的核心在於確保能找到伺服電機的一個Z脈衝，因此發送20000個點可避免過程系統缺失或其他因素導致的失點情況，依然可確保可一定接收到伺服電機的第一個Z脈衝信號。本步驟中，因為Z脈衝的位置是與機械的絕對位置相關的，所以在上一步找到原點後，還需要確認Z脈衝的位置。C)、再次發送反向脈衝驅動伺服電機帶動機械手沿軸的負方向移動，待機械手進入到原點感應區(即接收到原點信號)後保持移動驅動，直至原點信號消失後，繼續驅動伺服電機，直至接收到伺服電機編碼器的第一個Z脈衝或極限限位信號停止驅動移動的脈衝信號發送。本步驟通過驅動機械手一直向起點走，離開原點後再回來，由此才能確保找到原點的邊緣。 D)、再次發送正向脈衝驅動伺服電機帶動機械手沿軸的正方向移動，直至機械手進入到原點感應區(即接收到原點信號)停止驅動移動的脈衝信號發送，並記下當前伺服電機上的編碼器相對位置值。本步驟在執行時候，是在機械手回來的時候不停地檢測原點信號，如此來說，一般地，每次感應到的原點信號時的位置偏差在O. 5_以內，為達到精準的目的，則需要做下面最後一步的修正。E)、將當前的伺服電機的編碼器相對位置值與預設的記錄值比較，若兩者差值小於預設值，則以記錄值為原點的位置，根據兩者的差值的正/負發出正向/反向的修正脈衝驅動伺服電機，帶動機械手沿軸的正/反方向移動，若記錄值不存在，則將當前的伺服電機的編碼器相對位置值保存為記錄值；若兩者差值大於預設值(此種情況通常是原點感應片被重新設置了位置)，則不去動伺服電機，而是將當前的伺服電機的編碼器相對位置值保存為記錄值。通常的，上述預設值的脈衝信號換算為移動距離不大於2mm。此外，本發明的方法步驟中，所述步驟B、C中可採用快速方式驅動伺服電機工作，而所述步驟D、E中則應當採用慢速方式驅動伺服電機工作，從而即可較快的實現找原點過程，同時保證足夠的精度。綜上，通過本發明的找原點方法，雖然機械手每次到達原點感應區位置會有一點不同，但在相差不大情況下則每次都會以記錄值作為原點，實現準確定位，整體的定位誤差在I個脈衝以內，使得控制器配合機械手在模內嵌件等多種場合使用，電氣控制精度可達微米級，且重複定位的精度很高，很好的滿足國內、外客戶的要求。以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
權利要求
1.一種機械手精確找原點方法，其特徵在於它包括步驟， A)、判斷是否在原點感應區，若是，執行下一步；若否則驅動伺服電機帶動機械手沿軸的負方向移動，直到機械手進入到原點感應區進入到原點感應區或極限感應區； B)、驅動伺服電機帶動機械手沿軸的正方向移動，直至接收到伺服電機的第一個Z脈衝f■號停止； C)、再次驅動伺服電機帶動機械手沿軸的負方向移動，待機械手進入到原點感應區後保持移動驅動，至原點信號消失後停止驅動； D)、再次驅動伺服電機帶動機械手沿軸的正方向移動，直至機械手進入到原點感應區停止，並記下當前伺服電機的編碼器相對位置值； E)、將當前的伺服電機的編碼器相對位置值與預設的記錄值比較，根據兩者的差值發出修正脈衝驅動伺服電機帶動機械手沿軸的正/反方向移動。
2.如權利要求I所述的機械手精確找原點方法，其特徵在於所述步驟B包括，發送10000-20000個脈衝信號驅動伺服電機帶動機械手沿軸的正方向移動，直至接收到伺服電機的第一個Z脈衝信號停止。
3.如權利要求I所述的機械手精確找原點方法，其特徵在於所述步驟C還包括，如果機械手沒有離開原點感應區，但感應到了該方向的極限信號，該步驟也完成。
4.如權利要求I所述的機械手精確找原點方法，其特徵在於所述步驟E包括，將當前的伺服電機的編碼器相對位置值與預設的記錄值比較，若兩者差值小於預設值，則以記錄值為原點的位置，根據兩者的差值發出修正脈衝驅動伺服電機帶動機械手沿軸的正/反方向移動；若兩者差值大於預設值，則不去動伺服電機，並將當前的伺服電機的編碼器相對位置值保存為記錄值。
5.如權利要求4所述的機械手精確找原點方法，其特徵在於所述預設值的脈衝信號換算為移動距離不大於2mm。
6.如權利要求1-5任意一項所述的機械手精確找原點方法，其特徵在於所述步驟B、C中採用快速方式驅動伺服電機工作，所述步驟D、E中採用慢速方式驅動伺服電機工作。
全文摘要
本發明提供了一種機械手精確找原點方法，通過判斷是否在原點感應區、驅動伺服電機帶動機械手正方向移動、驅動伺服電機帶動機械手負方向移動，再次驅動伺服電機帶動機械手正方向移動和比較當前的伺服電機的編碼器相對位置值與預設的記錄值，根據兩者的差值發出修正脈衝驅動伺服電機帶動機械手沿軸的正/反方向移動。本發明以字符的絕對位置定義原點，雖然機械手每次到達原點感應區位置會有一點不同，但在相差不大情況下則每次都會以記錄值作為原點，實現準確定位，電氣控制精度可達2um，機械精度可達2個絲，且重複定位的精度很高，很好的滿足國內、外客戶的要求。
文檔編號B25J9/18GK102814816SQ201210319698
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年8月31日
發明者孫毅, 董改田, 冷俊 申請人:深圳市華成工業控制有限公司