CN101639682B

CN101639682B - 机台变速运动控制系统及方法

Info

Publication number: CN101639682B
Application number: CN200810303293A
Authority: CN
Inventors: 张旨光; 阳华伟
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2028-07-31
Also published as: US8121711B2; US20100030349A1; CN101639682A

Abstract

一种机台变速运动控制方法，包括：设置机台变速运动的相关参数；当摇杆被动时，获取摇杆偏摆量A；当A大于零时，将摇杆的拉动方向设置成与运动部件的正向运动方向关联；当A小于零时，将摇杆的拉动方向设置成与运动部件的负向运动方向关联；根据A计算运动部件的运动速度；当所述运动部件在所述第一减速范围内时，设置运动部件运动速度为V1；轴控卡控制运动部件按照V1和设定的运动方向运动；当运动部件在第二减速范围内时，设置运动部件运动速度为V2；轴控卡控制运动部件按照V2和设定的运动方向运动；及若所述运动部件运动到限位处，发送停止指令给轴控卡，该轴控卡控制运动部件停止运动。另外，本发明还提供一种机台变速运动控制系统。

Description

机台变速运动控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种变速运动控制系统及方法。

背景技术

质量是一个企业保持长久发展能力的重要因素之一，如何保证和提高产品质量，是企业活动中的重要内容。制造工厂在批量生产产品前需对生产出的样品进行量测，以检验是否存在质量问题，如工件的尺寸和形状是否在公差规定范围内，目前这种量测方式大多由人为使用量具来完成，人工操作误差大、效率低、准确度难以保证。

随着计算机技术的发展及应用，量测技术不再局限于人工的操作，计算机在工件检验活动中被大量的引入，提高了检验准确性。在对样品进行量测时，人工将工件放入量测机台，通过计算机控制进行量测。在量测的过程中，机台运动轴上的运动部件会进行快速运动。目前，运动部件的快速运动是通过摇杆、鼠标或软件界面等方式进行控制的。此等控制方式会使得运动部件在快速运动过程中，出现机台启动不平稳，运动部件定位不准的问题。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种机台变速运动控制系统，可以使得机台快速运动并且准确定位。

此外，还有必要提供一种机台变速运动控制方法，可以使得机台快速运动并且准确定位。

一种机台变速运动控制系统，该系统包括摇杆、计算机以及与该计算机相连的轴控卡，该机台有三个运动轴，每个运动轴上有一个运动部件在该运动轴上运动，每个运动部件在运动轴上有至少一个限位，所述计算机包括：设置模块，用于设置所述摇杆的最大偏摆量B、运动部件的最大运动速度V_MAX、运动部件的第一减速范围及第二减速范围；获取模块，用于当摇杆被拉动时，获取摇杆的偏摆量A；所述设置模块，还用于当所述偏摆量A大于零时，将摇杆的拉动方向设置成与运动部件的正向运动方向关联，当所述偏摆量A小于零时，将摇杆的拉动方向设置成与运动部件的负向运动方向关联；计算模块，用于根据所述偏摆量A计算运动部件的运动速度V；所述设置模块，还用于当所述运动部件在所述第一减速范围内时，将该运动部件的运动速度设置为V1，当所述运动部件在所述第二减速范围内时，将该运动部件的运动速度设置为V2；及发送模块，用于发送变速指令给轴控卡，该轴控卡控制所述运动部件按照设置模块设置的运动速度和运动方向运动，当所述运动部件运动到所述限位处时，发送停止指令给轴控卡，该轴控卡控制运动部件停止运动。

一种利用所述系统进行机台变速运动控制的方法，该方法包括如下步骤：设置摇杆的最大偏摆量B、运动部件的最大运动速度V_MAX、运动部件的第一减速范围及第二减速范围；获取摇杆被拉动后的偏摆量A；当所述偏摆量A大于零时，将摇杆的拉动方向设置成与运动部件的正向运动方向关联，或者当所述偏摆量A小于零时，将摇杆的拉动方向设置成与运动部件的负向运动方向关联；根据所述偏摆量A计算运动部件的运动速度V；当所述运动部件在所述第一减速范围内时，将该运动部件设置为V1，并发送变速指令给轴控卡，该轴控卡控制所述运动部件按照运动速度V1和所设置的运动方向运动；当所述运动部件在所述第二减速范围内时，将该运动部件设置为V2，并发送变速指令给轴控卡，该轴控卡控制运动部件按照运动速度V2和所设置的运动方向进行运动；及当所述运动部件运动到所述限位处时，发送停止指令给轴控卡，该轴控卡控制所述运动部件停止运动。

相较于现有技术，所述机台变速运动控制系统及方法，不仅可以控制机台快速启停，减少运动的超程，还可使得机台作变速运动，从而达到快速运动和精确定位的目的。

附图说明

图1是本发明机台变速运动控制系统较佳实施例的硬件架构图。

图2是本实施例中机台的一个运动轴的硬件示意图。

图3是图1中计算机1的功能模块图。

图4是本实施例中减速范围示意图。

图5是本发明机台变速运动控制方法较佳实施例的作业流程图。

图6是软件界面示意图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明机台变速运动控制系统较佳实施例的硬件架构图。该系统包括：计算机1、轴控卡2、机台3及摇杆系统4。该摇杆系统4包括一个手柄控制卡40和一个摇杆41。

所述计算机1通过其RS232串口线或USB端口与手柄控制卡40连接，用于计算与该手柄控制卡40相连的摇杆41的偏摆量，并设置机台3的运动速度和运动方向。具体而言，当操作人员操作摇杆41时，该摇杆41发送一个模拟信号给手柄控制卡40；手柄控制卡40将该模拟信号转换为数字信号，并发送给所述计算机1；计算机1根据该数字信号设置机台3的运动速度和运动方向。其中，所述摇杆41包括三个定位系：X轴、Y轴及Z轴。该三个定位系与机台3的运动轴一一对应，例如：当所述摇杆41向定位系X轴拉动时，所述机台3的X轴上的运动部件开始运动。另外，本实施例还可以用鼠标或者软件界面(如图6所示)来代替摇杆系统4来控制机台3的变速运动。

轴控卡2通过通讯协议与计算机1通讯，接收计算机1所设置的运动速度和运动方向，并发送指令给机台3以控制机台3运动。其中，所述通讯协议可以为RS232通讯协议、TCP/IP通讯协议等。

所述机台3与所述轴控卡2相连，该机台3包括：伺服系统5、光栅尺测量系统6及三个运动轴(图中未示出)。所述三个运动轴具体是指三维空间上的X轴、Y轴及Z轴，其中，每个运动轴上有一个能在其上运动的运动部件，而每个运动部件又都安装有一个光栅尺60及一个读头61。三个运动轴上的光栅尺60和读头61共同组成了所述的光栅尺测量系统6。

所述伺服系统5包括驱动器50、电机51及编码器52，用于根据轴控卡2所发送的指令控制机台3上的运动部件运动。

如图2所示，是本实施例中机台3的一个运动轴200的硬件示意图。该运动轴200上有一个运动部件201，其可在运动轴200上进行运动。运动部件201上安装有一个光栅尺60及一个读头61(图2中未示出)。当运动部件201开始运动后，读头61随着运动部件201一起运动，读出光栅尺60上的数据，并根据所读出的数据输出一反馈脉冲给轴控卡2。由于该反馈脉冲为模拟信号，因此，轴控卡2需将该反馈脉冲转换为数字信号，即以数值的形式显示出当前运动部件201的位置。另外，所述运动轴200上还安装有一个正向限位开关202和一个负向限位开关203，该正向限位开关202和负向限位开关203所在的位置可作为运动部件201在运动轴200上运动的硬限位。该运动部件201在运动轴200上还有两个软限位，该两个软限位的位置可以在轴控卡2中预先设定。

如图3所示，是图1中计算机1的功能模块图。所述模块是具有特定功能的软件程序段，该软件存储于计算机可读存储介质或其它存储设备，可被计算机或其它包含处理器的计算装置执行，从而完成控制机台变速运动的系列流程。在计算机1控制机台3变速运动之前，该计算机1首先要检测机台3的电源是否加电，机台3与轴控卡2、摇杆系统4之间的通讯是否正常、限位开关和光栅尺测量系统6是否正常工作，及伺服系统5是否闭环。如果上述情况中有不正常状态发生，则由工作人员排除故障，方可进行机台3的变速运动控制。所述计算机1的功能模块包括：设置模块10、获取模块12、判断模块14、发送模块16及计算模块18。

设置模块10用于设置机台3变速运动的相关参数。该变速运动的相关参数包括：摇杆4的偏摆量A的最大值B，摇杆4的修正误差值、运动部件201的最大运动速度V_MAX、运动部件201的第一减速范围及第二减速范围。

其中，所述偏摆量A的最大值B可根据机台3的性能决定，具体而言，将偏摆量A的最大摆动角度平均分成若干份，该若干份即被命名为偏摆量A的最大值B。在本较佳实施例中，该摇杆4的最大摆动角度被分成8000份，则偏摆量A的最大值B＝8000。

所述摇杆4的修正误差值用于对摇杆4的偏摆量A进行误差补偿，例如：由于摇杆4的零点可能因误差不能达到精确零点处，因此，需要设置相应的修正误差值进行补偿，使得摇杆4在该修正误差值的范围内都为零点位置。假设设置模块10所设置的修正误差值为10，则修正后的摇杆4于(-10，10)的范围内都可视为零点位置。

所述运动部件201的第一减速范围与第二减速范围可根据机台3的性能决定。本较佳实施例中，第一减速范围在距离软限位4mm~10mm处，而第二减速范围在距离软限位0mm~4mm处，如图4所示。需要指出的是，当用鼠标控制机台3进行变速运动时，鼠标的像素值相当于本实施例中的摇杆4的偏摆量A；当用界面控制机台3的变速运动时，界面中的刻度偏移量相当于本实施例中的摇杆4的偏摆量A。

获取模块12用于当摇杆4被拉动时，获取摇杆4的偏摆量A。

判断模块14用于判断所获取的摇杆4的偏摆量A是否等于零、当所述摇杆4的偏摆量A不等于零时判断该偏摆量A是否大于零、判断运动部件201的运动速度是否在第一减速范围内，及当该运动速度不在第一减速范围内时判断运动部件201的运动速度是否在第二减速范围内。

发送模块16用于当偏摆量A等于零时发送停止指令给轴控卡2。

当偏摆量A不等于零时，设置模块10还用于设置运动部件201的运动方向，即设置摇杆4的拉动方向与运动部件201的运动方向相关联。具体而言，当所述偏摆量A大于零时，设置模块10将摇杆4的拉动方向设置成与运动部件201的正向运动方向关联；当所述偏摆量A小于零时，将摇杆4的拉动方向设置成与运动部件201的负向运动方向关联。例如，若所述偏摆量A大于零，且摇杆4被拉动的方向为a方向，则设置模块10将所述运动部件201设置为正向运动；若偏摆量A大于零，而摇杆4被拉动的方向为a方向的相反方向，则设置模块10将所述运动部件201设置为负向运动；若偏摆量A小于零，且摇杆4被拉动的方向为a方向，则设置模块10将所述运动部件201设置为负向运动；若偏摆量A小于零，而摇杆4被拉动的方向为a方向的相反方向，则设置模块10将所述运动部件201设置为正向运动。

计算模块18用于根据所述摇杆4的偏摆量A及该偏摆量A的最大值B计算运动部件201的运动速度。在计算所述运动部件201的运动速度之前，计算模块18首先需要计算变量比X的值，该变量比X＝A/B，然后计算运动部件201的运动速度V＝V_MAX*(X⁸*0.85+X²*0.15)。

当判断模块14判断出所述运动部件201在第一减速范围内时，所述设置模块10将该运动部件201的运动速度设置为V1，V1的范围为：0＜V1＜V_MAX/2。

当判断模块14确定运动部件201在第二减速范围内时，设置模块10将运动部件201的运动速度设置为V2，V2的范围为：0＜V2＜V_MAX/10。

所述发送模块16还用于根据设置模块10所设置的运动速度发送变速指令给轴控卡2。

在本实施例中，轴控卡2在接收到发送模块16所发送的停止指令或变速指令后，会将该停止指令或变速指令传送给机台3，该机台3的伺服系统5接收指令，驱动器50根据所述停止指令或变速指令输出一个脉宽调制(pulse width modulation，PWM)波给电机51以驱动电机51运动，编码器52根据电机51的运动输出一反馈脉冲给驱动器50，以控制运动部件201停止或按照设置模块10所设置的运动速度去运动。

所述判断模块14还用于当所述运动部件201不在第二减速范围内时，判断该运动部件201是否已经运动到限位处。该限位是指运动部件201运动到指定的位置时不能继续向前运动的位置。在本实施例中，所述限位既可以为硬限位，也可以为软限位，本较佳实施例优先选择软限位。如果运动部件201运动到限位处，发送模块16则发送停止指令给轴控卡2，该轴控卡2将该停止指令发送给所述机台3，该机台3控制运动部件201停止运动。

如图5所示，是本发明机台变速运动控制方法较佳实施例的作业流程图。

步骤S30，设置模块10设置机台3变速运动的相关参数。所述变速运动的相关参数包括：摇杆4偏摆量A的最大值B、摇杆4的修正误差值、运动部件201的最大运动速度V_MAX、运动部件201的第一减速范围及第二减速范围。

步骤S32，当摇杆4被拉动时，获取模块12获取摇杆4的偏摆量A。

步骤S34，判断模块14判断所获取的偏摆量A是否等于零。若所获取的偏摆量A等于零，则进入步骤S36；若所获取的偏摆量A不等于零，则进入步骤S38。

于步骤S36，发送模块16发送停止指令给轴控卡2，然后直接进入步骤S58。

于步骤S38，判断模块14判断所获取的偏摆量A是否大于零。若该偏摆量A小于零，则进入步骤S40；若该偏摆量A大于零，则进入步骤S42。

于步骤S40，设置模块10将摇杆4被拉动的方向设置成与运动部件201的正向运动方向关联。例如：若偏摆量A大于零，且摇杆4被拉动的方向为a方向，则设置模块10将所述运动部件201设置为正向运动；若偏摆量A大于零，而摇杆4被拉动的方向为a方向的相反方向，则设置模块10将所述运动部件201设置为负向运动。

于步骤S42，设置模块10将摇杆4被拉动的方向设置成与运动部件201的负向运动方向关联。例如：若偏摆量A小于零，且摇杆4被拉动的方向为a方向，则设置模块10将所述运动部件201设置为负向运动；若偏摆量A小于零，而摇杆4被拉动的方向为a方向的相反方向，则设置模块10将所述运动部件201设置为正向运动。

步骤S44，计算模块18根据所述偏摆量A及偏摆量A的最大值B计算运动部件201的运动速度。在计算所述运动部件201的运动速度之前首先需要计算变量比X的值，该变量比X＝A/B，运动部件201的运动速度V＝V_MAX*(X⁸*0.85+X²*0.15)。

步骤S46，所述判断模块14判断所述运动部件201的运动速度是否在第一减速范围内。当所述运动部件201的运动速度在所述第一减速范围内时，进入步骤S48；当所述运动部件201的运动速度不在所述第一减速范围内时，进入步骤S50。

于步骤S48，所述设置模块10将该运动部件201的运动速度设置成V1，然后进入步骤S56。在本实施例中，V1的范围为：0＜V1＜V_MAX/2。

于步骤S50，所述判断模块14判断该运动部件201的运动速度是否在第二减速范围内。当所述运动部件201的运动速度在第二减速范围内时，进入步骤S52；当所述运动部件201的运动速度不在第二减速范围内时，进入步骤S54。

于步骤S52，所述设置模块10将运动部件201的运动速度设置成V2，然后进入步骤S56。在本实施例中，V2的范围为：0＜V2＜V_MAX/10。

于步骤S54，所述判断模块14判断该运动部件201是否已经运动到限位处。该限位可以为硬限位，也可以为软限位。当所述运动部件201运动到限位处时，转至步骤S36；当所述运动部件201没有运动到限位处时，进入步骤S56。

于步骤S56，发送模块16发送变速指令给轴控卡2。

步骤S58，所述轴控卡2将所接收到的变速指令或者停止指令传送给机台3，该机台3的伺服系统5接收到该变速指令或停止指令后，驱动器50输出一个PWM波给电机51以驱动电机51运动，编码器52根据电机51的运动输出一反馈脉冲给驱动器50，以控制运动部件201按照设置模块10所设置的运动速度运动或停止运动。具体而言，当轴控卡2所接收的为变速指令时，运动部件201按照设置模块10所设置的运动速度运动；而当轴控卡2所接收的为停止指令时，运动部件201停止运动。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种机台变速运动控制系统，该系统包括摇杆、计算机以及与该计算机相连的轴控卡，该机台有三个运动轴，每个运动轴上有一个运动部件在该运动轴上运动，每个运动部件在运动轴上有至少一个限位，其特征在于，所述计算机包括：

设置模块，用于设置所述摇杆的最大偏摆量B、运动部件的最大运动速度V_MAX、运动部件的第一减速范围及第二减速范围；

获取模块，用于当摇杆被拉动时，获取摇杆的偏摆量A；

所述设置模块，还用于当所述偏摆量A大于零时，将摇杆的拉动方向设置成与运动部件的正向运动方向关联，当所述偏摆量A小于零时，将摇杆的拉动方向设置成与运动部件的负向运动方向关联；

计算模块，用于根据所述偏摆量A及最大偏摆量B计算运动部件的运动速度V；

所述设置模块，还用于当所述运动部件在所述第一减速范围内时，将该运动部件的运动速度设置为V1，当所述运动部件在所述第二减速范围内时，将该运动部件的运动速度设置为V2；及

发送模块，用于发送变速指令给轴控卡，该轴控卡控制所述运动部件按照设置模块设置的运动速度和运动方向运动，当所述运动部件运动到所述限位处时，发送停止指令给轴控卡，该轴控卡控制运动部件停止运动。

2.如权利要求1所述的机台变速运动控制系统，其特征在于，所述设置模块还用于设置所述摇杆的修正误差值，该修正误差值用于对获取模块所获取的偏摆量A进行补偿。

3.如权利要求1所述的机台变速运动控制系统，其特征在于，所述发送模块还用于当所获取的摇杆偏摆量A等于零时，发送停止指令给所述轴控卡，该轴控卡控制运动部件停止运动。

4.如权利要求1所述的机台变速运动控制系统，其特征在于，所述V＝V_MAX*(X⁸*0.85+X²*0.15)，其中X＝A/B；所述V1的范围为：0＜V1＜V_MAX/2；V2的范围为：0＜V2＜V_MAX/10。

5.如权利要求1所述的机台变速运动控制系统，其特征在于，所述限位为软限位或硬限位。

6.一种利用权利要求1所述系统进行机台变速运动控制的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

设置摇杆的最大偏摆量B、运动部件的最大运动速度V_MAX、运动部件的第一减速范围及第二减速范围；

获取摇杆被拉动后的偏摆量A；

当所述偏摆量A大于零时，将摇杆的拉动方向设置成与运动部件的正向运动方向关联，或者当所述偏摆量A小于零时，将摇杆的拉动方向设置成与运动部件的负向运动方向关联；

根据所述偏摆量A及最大偏摆量B计算运动部件的运动速度V；

当所述运动部件在所述第一减速范围内时，将该运动部件设置为V1，并发送变速指令给轴控卡，该轴控卡控制所述运动部件按照运动速度V1和所设置的运动方向运动；

当所述运动部件在所述第二减速范围内时，将该运动部件设置为V2，并发送变速指令给轴控卡，该轴控卡控制运动部件按照运动速度V2和所设置的运动方向进行运动；及

当所述运动部件运动到所述限位处时，发送停止指令给轴控卡，该轴控卡控制所述运动部件停止运动。

7.如权利要求6所述的机台变速运动控制方法，其特征在于，在步骤获取摇杆被拉动后的偏摆量A之前还包括步骤：设置所述摇杆的修正误差值，该修正误差值用于对获取的偏摆量A进行补偿。

8.如权利要求6所述的机台变速运动控制方法，其特征在于，在步骤获取摇杆被拉动后的偏摆量A之后还包括步骤：当所获取的偏摆量A等于零时，发送停止指令给轴控卡，该轴控卡控制所述运动部件停止运动。

9.如权利要求6所述的机台变速运动控制方法，其特征在于，所述V＝V_MAX*(X⁸*0.85+X²*0.15)，其中X＝A/B；所述V1的范围为：0＜V1＜V_MAX/2；V2的范围为：0＜V2＜V_MAX/10。

10.如权利要求6所述的机台变速运动控制方法，其特征在于，所述限位为软限位或硬限位。