CN102236336B - 运动控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种运动控制系统，该方法利用一个运动控制系统控制一个伺服系统的运动，从而控制与该伺服系统机械连接的测量机台的运动部件运动，以对放置于该测量机台的测量物品施加力量。该方法进一步利用数据采集系统实时计算对上述测量物品施加的力量值，并由运动控制系统根据数据采集系统反馈的力量值调整测量机台的运动部件的运动，以防止对测量物品施加力量值超过极限值。本发明还提供一种运动控制方法。本发明所提供的运动控制系统及方法可以控制对测试物品产生的力量值。

Description

运动控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种控制系统及方法，尤其涉及一种运动控制系统及方法。

背景技术

笔记本、手机等消费型电子产品在设计与制造过程中需要进行多次的力量测试，如表面压力测试、转轴扭力测试及结合部拉力测试等。

上述力量测试通常是由一个运动控制系统控制一个伺服系统，如电机、马达等产生推、拉、压等各种动作，使各种动作的力量作用在测量物品，如手机、笔记本上。

以往的运动控制系统在控制伺服系统产生推、拉、压等各种动作时，各种动作的力量值难以控制，因此，无法避免的出现力量值过大或者过小的情况。力量值过大很可能损坏测量物品，也有可能给伺服系统带来伤害，而力量值过小又不能很好的达到力量测试的效果。因此，如何控制伺服系统的运动，以在测试物品上施加合适的力量值，从而达到良好的力量测试效果极为重要。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种运动控制系统，其可以控制对测试物品产生的力量值。

此外，还有必要提供一种运动控制方法，其可以控制对测试物品产生的力量值。

一种运动控制系统，用于控制一个测量机台的运动部件运动，以对测量物品施加力量值。该运动控制系统与一个伺服系统及一个数据采集系统通信连接，该伺服系统与上述测量机台机械连接。所述运动控制系统包括：运动轨迹规划单元，用于根据预设的参数以及上述数据采集系统实时传送的测量机台的运动部件在运动过程中的位置数据和对测量物品施加的力量值，对该测量机台的运动部件的运动轨迹进行配置，以防止该测量机台的运动部件对测量物品施加的力量值超过一个极限值；及运动控制单元，根据上述运动轨迹，发送控制命令给上述伺服系统，控制该伺服系统带动测量机台的运动部件按照上述运动轨迹运动。

一种运动控制方法，用于控制一个测量机台的运动部件运动，以对测量物品施加力量值。该方法包括步骤：（a）接收预设的运动参数及力量参数；（b）根据上述接收的参数配置出测量机台运动部件的运动轨迹；（c）根据上述运动轨迹发送控制命令给一个与上述测量机台机械连接的伺服系统，控制该伺服系统带动测量机台的运动部件按照上述运动轨迹运动；（d）根据一个数据采集系统传送过来的力量值判断测量机台的运动部件是否已经接触到了测量物品；（e）若运动部件没有接触到测量物品，且根据数据采集系统传送过来的位置数据判断测量机台的运动部件的行程没有结束的情况下，返回步骤（c）；（f）在运动部件接触到了测量物品时，根据上述接收的力量参数控制测量机台的运动部件的运动，以对测量物品施加力量；（g）在控制测量机台的运动部件对测量物品施加力量的同时，根据数据采集系统的传送过来的力量值实时判断所施加的力量是否到达了极限；及（h）所施加的力量到达了极限时或者对测量物品的检测结束后，控制测量机台的运动部件返回运动的起点位置。

相较于现有技术，本发明所述的运动控制系统及方法通过附加数据采集系统，如力量传感器，计算施加在测量物品上的力量值，从而可以达到控制对测试物品产生的力量值。

附图说明

图1是本发明运动控制系统较佳实施例的系统架构图。

图2是本发明运动控制方法较佳实施例的流程图。

图3是图2中步骤S15的详细流程图。

主要元件符号说明

运动控制系统	1
		运动轨迹规划单元	10
运动控制单元	11
		数字滤波器	12
A/D转换器	13
		伺服系统	2
驱动器	20
		电机	21
数据采集系统	3
		位置编码器	30
力量传感器	31
		测量机台	4
运动部件	40

具体实施方式

如图1所示，是本发明运动控制系统1较佳实施例的系统架构图。所述的运动控制系统1与伺服系统2及数据采集系统3通信连接。

本实施例中，该运动控制系统1运行于一个运动控制电路卡中（未图示），用于根据接收的参数，如运动参数及力量参数等，控制伺服系统2的运动。进一步地，上述运动控制电路卡可以与一个计算机（未图示）通信连接，以接收该计算机的指令或者向该计算机传送数据。本发明的其他实施例中，所述的运动控制系统1也可以直接运行于上述计算机中。

所述伺服系统2包括驱动器20及电机21。驱动器20在接收到运动控制系统1发送的PFM（pulse frequency modulation）波后，输出一模拟电压给电机21，以驱动电机21运动。电机21的运动可以带动与该电机21机械相连的测量机台4或者其他测量设备（未图示）运动，从而对放置于或者安插于该测量机台4或者其他测量设备上的测量物品（未图示），如笔记本电脑、手机等，产生推、拉、压等各种动作。

所述的数据采集系统3包括位置编码器30及力量传感器31。该位置编码器30及力量传感器31分别与测量机台4的运动部件40相连。特别地，力量传感器31可以安装在测量物品上或者安装在测量机台4的运动部件40的末端。所述位置编码器30用于当测量机台4的运动部件40发生位移时，计算该运动部件40在运动过程中返回的脉冲数，并根据该脉冲数计算出测量机台4的运动部件40的当前位置。所述的力量传感器31可以是一个荷重元。该力量传感器31用于计算该力量传感器31在受到外力作用时产生形变而引起的电压值的变化，从而根据该电压值的变化计算出测量机台4的运动部件40在运动过程中对测量物品施加的力量值。

上述的运动控制系统1包括运动轨迹规划单元10、运动控制单元11、数字滤波器12及A/D转换器13。所述运动轨迹规划单元10用于根据接收预设的参数，如运动参数、力量参数等，对测量机台4的运动部件40的运动轨迹进行配置。所述运动轨迹包括，运动的方向、起点位置、速度、加速度、何时加速、何时减速、及终点位置等。所述的运动控制单元11用于根据上述运动轨迹，通过PFM波发送控制命令给驱动器20，以使驱动器20驱动电机21带动测量机台4的运动部件40运动。所述的A/D转换器13用于从位置编码器30获取测量机台4的运动部件40当前位置的位置数据，以及从力量传感器31读取当前施加给测量物品的力量值，并将该位置数据及力量值从模拟信号转换为数字信号。所述的数字滤波器12用于过滤上述数字信号形式的位置数据及力量值中的干扰信号，并将过滤后的位置数据及力量值传送给运动控制单元11及运动轨迹规划单元10。

进一步的，上述的运动轨迹规划单元10还可以根据上述位置数据及力量值调整测量机台4的运动部件40的运动轨迹，及上述的运动控制单元11根据重新配置的运动轨迹发送PFM波给驱动器20，以调整马达21的运动速度、加速度等，从而控制测量机台4运动部件40的运动位移及施加给测量物品的力量值。

如图2所示，是本发明运动控制方法较佳实施例的流程图。

步骤S10，运动控制系统1接收预设的运动参数及力量参数。所述预设的运动参数包括运动的起点位置、终点位置、方向、速度、加速度等。所述的预设的力量参数包括感知力、保护力、保持力、保持力的下限值、保持时间等。

步骤S11，运动轨迹规划单元10根据上述接收的参数配置测量机台4运动部件40的运动轨迹。

步骤S12，运动控制单元11根据上述运动轨迹，通过PFM波发送控制命令给伺服系统2的驱动器20，驱动器21输出一模拟电压给电机21，以驱动电机21运动，从而带动测量机台4的运动部件40按照上述运动轨迹运动。

步骤S13，运动控制单元11将力量传感器31传送过来的力量值与上述接收的感知力相比较，以判断测量机台4的运动部件40是否已经接触到了测量物品。当传送过来的力量值大于或者等于所接收的感知力时可以认为测量机台4的运动部件40已经接触到了测量物品，而当传送过来的力量值小于接收的感知力时可以认为测量机台4的运动部件40尚未接触到了测量物品。若尚未接触到测量物品，则流程进入步骤S14。否则，若已经接触到了测量物品，则流程进入步骤S15。

在步骤S14中，运动控制单元11根据位置编码器传送过来的位置数据判断测量机台4的运动部件40的行程是否结束。当根据位置数据判断运动部件40已经到达上述接收的运动的终点位置时，行程结束，则流程进入下述的步骤S18中。若根据位置数据判断运动部件40没有到达上述接收的运动的终点位置时，行程未结束，流程返回步骤S12。

在步骤S15中，运动控制单元11根据上述接收的力量参数控制测量机台4运动部件40的运动，以对测量物品施加力量。步骤S15的详细流程图可以参见下述的图3所示。

步骤S16中，运动控制单元11在控制测量机台4的运动部件40对测量物品施加力量的同时，根据力量传感器32的传送过来的力量值实时判断所施加的力量是否到达了极限。当所传送过来的力量值已经超过了上述接收的保护力，则施加的力量已经到达了极限，流程直接进入步骤S18。若所传送过来的力量值没有超过上述接收的保护力，则施加的力量没有到达极限，流程进入步骤S17。

在步骤S17中，运动控制单元11判断对测量物品的检测是否结束。当对测量物品施加力量的时间已经到了所接收的保持时间，则检测结束，流程进入步骤S18。若对测量物品施加力量的时间没有到所接收的保持时间，则检测没有结束，流程返回上述的步骤S15。

在步骤S18中，运动控制单元11控制测量机台4的运动部件40返回上述接收的运动的起点位置。

参阅图3所示，是图2中步骤S15的详细流程图。

步骤S150，运动控制单元11控制测量机台4的运动部件40停止运动，运动轨迹规划单元10对速度值及加速度值进行细分配置。

步骤S151，运动控制单元11控制测量机台4的运动部件40根据上述速度值及加速度值的细分配置开始运动。

步骤S152，运动控制单元11判断对测量物品施加的力量值的增速是否已经超出了可控制的范围。若已经超出了可控制的范围，则流程返回步骤S150，运动轨迹规划单元10重新对速度值及加速度值进行细分配置。否则，若没有超出可控制的范围，则流程进入步骤S153。

在步骤S153中，运动控制单元11判断当前对测量物品施加的力量值是否到达一个预设的值。本实施例中，该预设的值为上述接收的保持力的下限值。若力量值到达保持力的下限值，则流程进入步骤S154。否则，若力量值没有到达保持力的下限值，则流程返回上述的步骤S151，测量机台4的运动部件40继续根据上述速度值及加速度值的细分配置运动。

在步骤S154中，运动控制单元11控制测量机台4的运动部件40减速运动。

步骤S155，运动控制单元11判断当前对测量物品施加的力量值是否到达了上述接收的保持力。若没有达到保持力，则流程返回上述的步骤S154。若当前对测量物品施加的力量值已经到达了上述接收的保持力，则流程进入步骤S156。

在步骤S156中，运动控制单元11控制测量机台4的运动部件40在测量物品上维持施加上述保持力。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上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都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种运动控制系统，用于控制一个测量机台的运动部件运动，以对测量物品施加力量值，其特征在于，该运动控制系统与一个伺服系统及一个数据采集系统通信连接，该伺服系统与上述测量机台机械连接，所述运动控制系统包括：

运动轨迹规划单元，用于根据预设的参数以及上述数据采集系统实时传送的测量机台的运动部件在运动过程中的位置数据和对测量物品施加的力量值，对该测量机台的运动部件的运动轨迹进行配置，以防止该测量机台的运动部件对测量物品施加的力量值超过一个极限值，其中，所述参数包括感知力及保护力，所述感知力用于与所述对测量物品施加的力量值相比较，以判断测量机台的运动部件是否接触到了测量物品，以及所述保护力用于与所述对测量物品施加的力量值相比较，以判断测量机台的运动部件对测量物品施加的力量值是否超过所述极限值；及

运动控制单元，根据上述运动轨迹，发送控制命令给上述伺服系统，控制该伺服系统带动测量机台的运动部件按照上述运动轨迹运动。

2.如权利要求1所述的运动控制系统，其特征在于，所述参数包括：运动参数及力量参数，其中，所述运动参数包括运动的起点位置、终点位置、方向、速度及加速度，所述力量参数包括所述的感知力及保护力，还包括保持力、保持力的下限值及保持时间。

3.如权利要求1所述的运动控制系统，其特征在于，所述数据采集系统包括：

位置编码器，用于当测量机台的运动部件发生位移时，计算测量机台的运动部件的当前位置，并将代表该位置的位置数据传送给运动控制系统；及

力量传感器，用于计算测量机台的运动部件在运动过程中对测量物品施加的力量值，并将该力量值传送给运动控制系统。

4.如权利要求1所述的运动控制系统，其特征在于，所述运动轨迹规划单元还根据上述位置数据和力量值对测量机台的运动部件的运动轨迹重新配置，以及所述的运动控制单元根据重新配置的运动轨迹调整测量机台运动部件的运动位移及施加给测量物品的力量值。

5.一种运动控制方法，用于控制一个测量机台的运动部件运动，以对测量物品施加力量值，其特征在于，该方法包括步骤：

（a）接收预设的运动参数及力量参数；

（b）根据上述接收的参数配置出测量机台运动部件的运动轨迹；

（c）根据上述运动轨迹发送控制命令给一个与上述测量机台机械连接的伺服系统，控制该伺服系统带动测量机台的运动部件按照上述运动轨迹运动；

（d）根据一个数据采集系统传送过来的力量值判断测量机台的运动部件是否已经接触到了测量物品；

（e）若运动部件没有接触到测量物品，且根据数据采集系统传送过来的位置数据判断测量机台的运动部件的行程没有结束的情况下，返回步骤（c）；

（f）在运动部件接触到了测量物品时，根据上述接收的力量参数控制测量机台的运动部件的运动，以对测量物品施加力量；

（g）在控制测量机台的运动部件对测量物品施加力量的同时，根据数据采集系统的传送过来的力量值实时判断所施加的力量是否到达了极限；及

（h）所施加的力量到达了极限时或者对测量物品的检测结束后，控制测量机台的运动部件返回运动的起点位置。

6.如权利要求5所述的运动控制方法，其特征在于，所述预设运动参数包括运动的起点位置、终点位置、方向、速度及加速度，所述力量参数包括感知力、保护力、保持力、保持力的下限值及保持时间。

7.如权利要求6所述的运动控制方法，其特征在于，在步骤（d）中：

当数据采集系统传送过来的力量值大于或者等于所接收的感知力时，则判断测量机台的运动部件已经接触到了测量物品；及

而当数据采集系统传送过来的力量值小于接收的感知力时，则判断测量机台的运动部件尚未接触到了测量物品。

8.如权利要求6所述的运动控制方法，其特征在于，在步骤（e）中，当根据位置数据判断运动部件没有到达所接收的运动的终点位置时，则行程没有结束。

9.如权利要求6所述的运动控制方法，其特征在于，在步骤（h）中，当对测量物品施加力量的时间已经到了所接收的保持时间，则测量物品的检测结束。

10.如权利要求6所述的运动控制方法，其特征在于，步骤（f）包括：

（f1）控制测量机台的运动部件停止运动，对速度值及加速度值进行细分配置；

（f2）控制测量机台的运动部件根据上述速度值及加速度值的细分配置开始运动；

（f3）判断对测量物品施加的力量值的增速是否已经超出了可控制的范围；

（f4）若已经超出了可控制的范围，则返回步骤（f1），重新对速度值及加速度值进行细分配置；

（f5）若没有超出可控制的范围，则判断当前对测量物品施加的力量值是否到达上述接收的保持力的下限值；

（f6）若力量值没有到达保持力的下限值，则流程返回（f2），测量机台的运动部件继续根据上述速度值及加速度值的细分配置运动；

（f7）若力量值到达保持力的下限值，则控制测量机台的运动部件减速运动；

（f8）判断当前对测量物品施加的力量值是否到达了上述接收的保持力；

（f9）若没有达到保持力，则返回步骤（f7）；及

（f10）若当前对测量物品施加的力量值已经到达了上述接收的保持力，则控制测量机台的运动部件在测量物品上维持施加上述保持力。

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