CN101537623B - 一种操作大型机械手臂的控制方法及全电子伺服控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种操作大型机械手臂的控制方法及全电子伺服控制系统，在该本体上设置通过信号电缆相互连接的主控制器、人机交互装置、动力控制装置、信号传感装置及其对应的伺服单元，经所述控制器的主控制模块通过过程控制通讯模块的人机交互装置选择主功能控制方式后，通过输入/输出模块的开关控制检测其机械的状态和动作后转入伺服控制模块执行伺服单元操作功能；复制缓存中的执行指令并发送到所设置故障检测修复系统，从该系统中返回关于所述指令的冲突可能性及故障生成可能性的检测结果数据；其控制执行在伺服单元提供伺服马达控制，按横行躯动方式设置横行伺服马达及横行变频马达，实现引拔电动马达调位，上下电动马达调位及上下伺服马达躯动。
Description
技术领域
本发明涉及机械自动化控制领域，尤其涉及一种用于操作大型横走机械手臂的控制方法，本发明更涉及一种实现该方法的全电子伺服控制系统。
背景技术
目前的数控装置由作为数控装置的主要功能即控制机械的控制系统；以及提供用于进行使工作机械动作的过程控制、参数设定、工具数据设定等输入输出功能的操作系统构成，联合起来形成数控系统起作用。在这样的数控系统中，控制机械的控制部和位于其外部的操作部连接，当从控制部对操作部发出处理要求时，如果不接收就视为异常。但是在数控装置中，从以往就具有的计算机内，使用形状数据检测机械部位、工具、家具、材料之间的冲突，而来防止冲突的冲突防止功能；而且，在以往主要使用二维平面内的形状，进行冲突检查，今年正发展为利用三维的形状数据来检测冲突。
综上所述，因为只把操作部是否接收到作为判断基准，所以只能对其异常作出判断，要作出高进度的判断检测并实现故障处理，就需要较多的处理时间，造成机械控制的执行周期短于故障处理时间，导致系统异常并损坏机械设备。
机械数字控制的功能运转模式单一，无可选择性，因为没有完善的故障检测修复理念，更达不到自动控制异常操作停止循环过程并自动关闭系统流程的保护功能，所以不具备组合式功能多重搭配的条件，从而无法满足标准越来越高的机械制造业发展趋势，目前已经实现的自动故障处理方法业只能对其操作控制整体上的明显异常作出判断处理，对其具体执行环节上的信号故障还没有较为完备的解决措施，如机械臂上位移上、下、后退及前进信号故障，如移动速度与加速度超出标准速率范围等信号故障。
发明内容
为解决上述问题，针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种利用微电脑控制R8830CPU及RS422传输数据，采用背光式设计带省电装置对话式荧屏提供输出显示，运转模数可设定，自动运算计数器及故障自动检测，多重搭配选择运转模式和人机操作双平台面向对象设计思路的新的操作大型机械手臂的控制方法；本发明的又一目的是提供一种满足操作大型机械手臂的控制方法的全电子伺服控制系统。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：
一种操作大型机械手臂的控制方法，包括一机械手臂本体，其包括如下步骤：
(1)在该本体上设置通过信号电缆相互连接的主控制器、人机交互装置、动力控制装置、信号传感装置及其对应的伺服单元；所述主控制器包括主控制模块及通讯模块，所述人机交互装置包括输入/输出模块，所述动力控制装置包括伺服控制模块、能量转换模块及压力控制模块；
(2)经所述主控制器的主控制模块通过所述人机交互装置用于过程控制的通讯模块选择主功能控制方式后，通过所述输入/输出模块的开关控制检测其机械的状态和动作后转入所述伺服控制模块执行伺服单元操作功能；所述的主控制模块完成功能执行过程实时跟踪统计和综合统计，对其执行单位执行状态进行精确控制锁定，并自动抵抗压力阻挡来保护执行机构。
(3)由所述动力控制装置内置的能量转换模块及压力控制模块接收并处理所生成的反馈信号，实现功能指令到执行指令的转换并缓存，对应唯一确定的执行部位的指令编号输出并操作执行；所述动力控制装置提供被控对象根据机械参数数值设定的参照类比值的执行动态，其包括位移、速度、加速度及其力和力矩等，带动执行单位完成功能循环执行。
(4)复制缓存中的执行指令并发送到所设置故障检测修复系统，从该系统中返回关于所述指令的冲突可能性及故障生成可能性的检测结果数据；所述缓存区提供多组存储器，可以储存20组不同模具数据，一次执行后自动生成功能数据代号，保证下次试用同样数据是只需输入此模具代号即可调出相关数据，满足换模时取物条件的设定。
(5)创建量定范围及其参数量值集合基础数据库，由所述主控制模板调用该数据库数据类比其功能指令参数，经自动运算计数统计其运转模数并检测多环节信号故障，自动更换修正其参数值或返回原点；所述运转模数可自定义设定，当达到设定模数时，自动报警功能会及时报警，对其生产进度追踪记录及安排。
(6)其控制执行在伺服单元提供伺服马达控制，按横行躯动方式设置横行伺服马达及横行变频马达，实现引拔电动马达调位，上下电动马达调位及上下伺服马达躯动；不同型号伺服马达区别连接驱动控制程序，可通过更新驱动程序或者改变变频器参数设定生成自动类算算法，统计其运算次数，达到合理执行标准。
一种实现上述方法的全电子伺服控制系统，其包括一电力管理子系统、一核心控制子系统、一故障检测修复子系统及一信号处理子系统，所述电力管理子系统包括一入力电源模块、一控制电源模块及一安全接地模块；所述核心控制子系统包括一数据编辑模块、一数据编码模块、一功能选择模块、一主控制模块、一通信模块及一伺服控制模块；所述故障检测修复子系统包括一数据调用模块、一自动运算模块、一数据输入/输出模块及一自动纠错模块；所述信号处理子系统包括一信号转换模块、一信号接收模块及一信号检测模块。
所述电力管理子系统、核心控制子系统、故障检测修复子系统及信号处理子系统通过输入线、输出线及其数据传输总线和侧姿信号线相互连接，其电源供应部分连接到设置的电源供应器，选择符合规格电磁阀及其电磁接触器相互连接。
所述核心控制子系统还包括任意多组存储器，其所述主控制模块内设置人机加护装置和程序编辑窗口。
本发明的有益效果为：多重搭配选择运转模式，不同模具可通过模式设定选择不同使用功能，降低设定时间；采用对话式背光设计屏幕，并带省电功能，操作简单易懂；可记忆20组取物条件，配合20个模具，节省换模时取物条件设定；自动侦测故障，并记录故障号码，方便维修和保养；运转模数可设定，超标时自动报警，便于生产进度追踪记录及安排；提供语言选择功能，根据不同需要切换为不同使用语言。
下面结合附图对本发明进行详细说明：
附图说明
图1是本发明所述的控制方法的软件流程图。
图2是本发明全电子伺服控制系统的硬件模块原理图。
图3是本发明全电子伺服控制系统中子系统连接关系示意图。
图4是本发明所述的控制方法开机启动程序流程图。
图5是本发明所述的控制方法紧急停止处理流程图。
具体实施方式
在本实施例中，其入力电源规格可选择：(A).Atlas系列：1Ф220～240VAC 50～60Hz，(B).Bomarc系列：1Ф或1Ф220VAC50～60Hz，(C).Cobra及Dart系列：3Ф220VAC 50～60Hz，(D).加装Encoder系列：3Ф220VAC 50～60Hz；消耗功率设定为：MIN.30W/MAX2.2KW(实际消耗功率依机型而定)；控制电源规格：交流输入：170～264VAC，直流输出：V1：2.1A±10％；其操作环境温度保持0～60℃，操作环境湿度保持35％～90％，储存环境温度保持在-5～60℃(不可结露)；编码器脉冲数：1000Pulses。
本实施例中所有逻辑运算指令说明及其用法均采用所属行业通用公式及其单位图标表示，数值的设定类及其运算类别结合其逻辑运算指令且必须为公用变量编号并设置规定其值域范围，除特殊定义外无需再特殊说明。
参见图1、图4及图5，一种操作大型机械手臂的控制方法，包括一机械手臂本体，其包括如下步骤：
(1)在该本体上设置通过信号电缆相互连接的主控制器、人机交互装置、动力控制装置、信号传感装置及其对应的伺服单元；所述主控制器包括主控制模块及通讯模块，所述人机交互装置包括输入/输出模块，所述动力控制装置包括伺服控制模块、能量转换模块及压力控制模块；
(2)经所述主控制器的主控制模块通过所述人机交互装置用于过程控制的通讯模块选择主功能控制方式后，通过所述输入/输出模块的开关控制检测其机械的状态和动作后转入所述伺服控制模块执行伺服单元操作功能；所述的主控制模块完成功能执行过程实时跟踪统计和综合统计，对其执行单位执行状态进行精确控制锁定，并自动抵抗压力阻挡来保护执行机构。
(3)由所述动力控制装置内置的能量转换模块及压力控制模块接收并处理所生成的反馈信号，实现功能指令到执行指令的转换并缓存，对应唯一确定的执行部位的指令编号输出并操作执行；所述动力控制装置提供被控对象根据机械参数数值设定的参照类比值的执行动态，其包括位移、速度、加速度及其力和力矩等，带动执行单位完成功能循环执行。
(4)复制缓存中的执行指令并发送到所设置故障检测修复系统，从该系统中返回关于所述指令的冲突可能性及故障生成可能性的检测结果数据；所述缓存区提供多组存储器，可以储存20组不同模具数据，一次执行后自动生成功能数据代号，保证下次试用同样数据是只需输入此模具代号即可调出相关数据，满足换模时取物条件的设定。
(5)创建量定范围及其参数量值集合基础数据库，由所述主控制模板调用该数据库数据类比其功能指令参数，经自动运算计数统计其运转模数并检测多环节信号故障，自动更换修正其参数值或返回原点；所述运转模数可自定义设定，当达到设定模数时，自动报警功能会及时报警，对其生产进度追踪记录及安排。
(6)其控制执行在伺服单元提供伺服马达控制，按横行躯动方式设置横行伺服马达及横行变频马达，实现引拔电动马达调位，上下电动马达调位及上下伺服马达躯动；不同型号伺服马达区别连接驱动控制程序，可通过更新驱动程序或者改变变频器参数设定生成自动类算算法，统计其运算次数，达到合理执行标准。
参见图2及图3，一种实现上述方法的全电子伺服控制系统，其包括一电力管理子系统、一核心控制子系统、一故障检测修复子系统及一信号处理子系统，所述电力管理子系统包括一入力电源模块、一控制电源模块及一安全接地模块；所述核心控制子系统包括一数据编辑模块、一数据编码模块、一功能选择模块、一主控制模块、一通信模块及一伺服控制模块；所述故障检测修复子系统包括一数据调用模块、一自动运算模块、一数据输入/输出模块及一自动纠错模块；所述信号处理子系统包括一信号转换模块、一信号接收模块及一信号检测模块。
所述电力管理子系统、核心控制子系统、故障检测修复子系统及信号处理子系统通过输入线、输出线及其数据传输总线和侧姿信号线相互连接，其电源供应部分连接到设置的电源供应器，选择符合规格电磁阀及其电磁接触器相互连接。
所述核心控制子系统还包括任意多组存储器，其所述主控制模块内设置人机加护装置和程序编辑窗口。
本发明的工作原理为：软件内置于机械手内用于控制机械手操作；不同模具可通过模式设定选择不同使用功能；可以储存20组不同模具数据，下次使用时，只需输入此模具代号，调出相关数据，降低设定时间；模数设定达标时自动报警，便于生产进度追踪记录及安排；设定成品臂四个固定模式，料头臂八个固定模式，两个臂可以单独使用，业可以组合使用；本系统按横行驱动方式分为横行私服马达，横行变频马达；并有引拔电动马达调位，上下电动马达调位，上下伺服马达驱动。
本发明并不限于上述实施方式，凡采用和本发明相似系统结构及其方法来实现本发明目的的所有方式，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种操作大型机械手臂的控制方法，包括一机械手臂本体，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)在该本体上设置通过信号电缆相互连接的主控制器、人机交互装置、动力控制装置、信号传感装置及其对应的伺服单元；所述主控制器包括主控制模块及通讯模块，所述人机交互装置包括输入/输出模块，所述动力控制装置包括伺服控制模块、能量转换模块及压力控制模块；
(2)经所述主控制器的主控制模块通过所述人机交互装置用于过程控制的通讯模块选择主功能控制方式后，通过所述输入/输出模块的开关控制检测其机械的状态和动作后转入所述伺服控制模块执行伺服单元操作功能；
(3)由所述动力控制装置内置的能量转换模块及压力控制模块接收并处理所生成的反馈信号，实现功能指令到执行指令的转换并缓存，对应唯一确定的执行部位的指令编号输出并操作执行；
(4)复制缓存中的执行指令并发送到所设置的故障检测修复系统，从该系统中返回关于所述指令的冲突可能性及故障生成可能性的检测结果数据；
(5)创建量定范围及其参数量值集合基础数据库，由所述主控制模板调用该数据库数据类比功能指令参数，经自动运算计数统计运转模数并检测多环节信号故障，自动更换修正参数值或返回原点；
(6)控制执行在伺服单元提供伺服马达控制，按横行驱动方式设置横行伺服马达及横行变频马达，实现引拔电动马达调位，上下电动马达调位及上下伺服马达驱动。
2.根据权利要求1所述的一种操作大型机械手臂的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)还包括以下步骤：所述的主控制模块完成功能执行过程实时跟踪统计和综合统计，对其执行单位执行状态进行精确控制锁定，并自动抵抗压力阻挡来保护执行机构。
3.根据权利要求1所述的一种操作大型机械手臂的控制方法，其特征在于，所述步骤(3)还包括以下步骤：所述动力控制装置提供被控对象根据机械参数数值设定的参照类比值的执行动态，包括位移、速度、加速度及其力和力矩，带动执行单位完成功能循环执行。
4.根据权利要求1所述的一种操作大型机械手臂的控制方法，其特征在于，所述步骤(4)还包括以下步骤：缓存提供多组存储器，可以储存20组不同模具数据，一次执行后自动生成功能数据代号，保证下次使用同样数据时只需输入此数据代号即可调出相关数据，满足换模时取物条件的设定。
5.根据权利要求1所述的一种操作大型机械手臂的控制方法，其特征在于，所述步骤(5)还包括以下步骤：所述运转模数可自定义设定，当达到设定模数时，自动报警功能会及时报警，对其生产进度追踪记录及安排。
6.根据权利要求1所述的一种操作大型机械手臂的控制方法，其特征在于，所述步骤(6)还包括以下步骤：不同型号伺服马达区别连接驱动控制程序，可通过更新驱动程序或者改变变频器参数设定生成自动类算算法，统计其运算次数，达到合理执行标准。
7.一种实现权利要求1所述方法的全电子伺服控制系统，其特征在于，其包括一电力管理子系统、一核心控制子系统、一故障检测修复子系统及一信号处理子系统，所述电力管理子系统包括一入力电源模块、一控制电源模块及一安全接地模块；所述核心控制子系统包括一数据编辑模块、一数据编码模块、一功能选择模块、一主控制模块、一通信模块及一伺服控制模块；所述故障检测修复子系统包括一数据调用模块、一自动运算模块、一数据输入/输出模块及一自动纠错模块；所述信号处理子系统包括一信号转换模块、一信号接收模块及一信号检测模块。
8.根据权利要求7所述的全电子伺服控制系统，其特征在于，所述电力管理子系统、核心控制子系统、故障检测修复子系统及信号处理子系统通过输入线、输出线及其数据传输总线和侧姿信号线相互连接，其电源供应部分连接到设置的电源供应器，选择符合规格电磁阀及其电磁接触器相互连接。
9.根据权利要求7所述的全电子伺服控制系统，其特征在于，所述核心控制子系统还包括任意多组存储器，其所述主控制模块内设置人机加护装置和程序编辑窗口。
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