CN102662406A - 特大齿轮姿态控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特大齿轮姿态控制方法及系统，其中方法包括：通过上位机获取用于驱动姿态调整平台的四个驱动电机各自对应的调整量；所述上位机根据所述四个驱动电机各自对应的调整量向运动控制单元发送第一控制命令；所述运动控制单元根据所述第一控制命令分别向所述四个步进电机发送各自对应的脉冲控制信号；四个步进电机根据各自对应的脉冲控制信号驱动与四个步进电机分别相对应的四个机械传动结构从而控制姿态调整平台对三维测量平台进行位置调整。本发明实施例使得整个特大齿轮在位测量系统根据特大齿轮的位置实现小角度、快速的测量。

Description

特大齿轮姿态控制方法及系统

技术领域

本发明涉及三维测量技术领域，特别涉及一种特大齿轮姿态控制方法及系统。

背景技术

在现代制造、高精度测量、军用以及民用生产制造等各个技术领域，都需要对测量设备或测量仪器(例如三维测量平台)进行姿态调整，从而将测量设备或测量仪器调整到指定的角度和位置，以提高对被测对象测量精度，从而满足特定测试的指标。

现有技术中的姿态调整方式有基于三点或多点支承式调整、多联杆式调整、多轴并联式调整、链条链轮式调整等多种方式。对于特大齿轮，由于重量大、体积大，现有技术通过采用调整三维测量平台的测量基准面来适应特大齿轮的测量位置，而三维测量平台的重量大，若频繁移动三维测量平台，则会降低三维测量平台对特大齿轮的测量精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种特大齿轮姿态控制方法及系统，提高特大齿轮在位测量的测量精度。

本发明实施例提供一种特大齿轮姿态控制方法，包括：

通过上位机获取用于驱动姿态调整平台的四个驱动电机各自对应的调整量；

所述上位机根据所述四个驱动电机各自对应的调整量向运动控制单元发送第一控制命令；

所述运动控制单元根据所述第一控制命令分别向所述四个步进电机发送各自对应的脉冲控制信号；

所述四个步进电机根据各自对应的脉冲控制信号驱动与四个步进电机分别相对应的四个机械传动结构从而控制姿态调整平台对三维测量平台进行位置调整。

本发明实施例还提供一种特大齿轮姿态调整系统，包括：包括：上位机、与所述上位机相耦接的运动控制单元、与所述运动控制单元相耦接的四个步进电机，与所述四个步进电机分别相耦接的四个机械传动结构；其中，

所述上位机获取用于驱动姿态调整平台的所述四个驱动电机各自对应的调整量；所述上位机根据所述四个驱动电机各自对应的调整量向所述运动控制单元发送第一控制命令；所述运动控制单元根据所述第一控制命令分别向所述四个步进电机发送各自对应的脉冲控制信号；所述四个步进电机根据各自对应的脉冲控制信号驱动与四个步进电机分别相对应的四个机械传动结构从而控制姿态调整平台对三维测量平台进行位置调整。

本发明提供的特大齿轮姿态控制方法及系统，通过上位机控制四个驱动电机各自对应的调整量驱动姿态调整平台对三维测量平台进行调整，从而使得整个特大齿轮在位测量系统根据特大齿轮的位置实现小角度、快速的测量，提高特大齿轮在位测量的测量精度和测量效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所适用的特大齿轮的姿态调整系统的结构示意图；

图2为本发明特大齿轮姿态控制方法一个实施例的流程示意图；

图3为本发明特大齿轮姿态控制方法又一个实施例的流程示意图；

图4为本发明特大齿轮姿态控制系统一个实施例的结构示意图；

图5为本发明特大齿轮姿态控制系统又一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中所述的特大齿轮是指一些参数、尺寸、重量超出常规情况下的齿轮，主要是取决于齿轮的直径，其中，直径大于3000毫米(mm)的齿轮通常称为特大齿轮。

图1为本发明实施例所适用的特大齿轮的姿态调整系统的结构示意图，如图1所示，本发明实施例所适用的特大齿轮的姿态调整系统包括：激光跟踪仪10、三维测量平台11、姿态调整平台12、上位机13、特大齿轮14、步进电机组15。其中，激光跟踪仪10将跟踪得到的特大齿轮14上的特征点的空间位置信息；上位机13对空间位置信息进行处理后，通过下述图2和图3所示实施例的方法流程对运动得到对姿态调整平台12进行调整的调整量，上位机13根据该调整量通过下述图2和图3所示实施例的方法流程对步进电机组15进行控制，从而使得步进电机组15对姿态调整平台12进行位置调整，进而使得姿态调整平台12对特大齿轮进行小角度、快速的测量，提高特大齿轮的测量精度和测量效率。

图2为本发明特大齿轮的姿态调整方法一个实施例的流程示意图，本发明实施例以步进电机组具体包括四个步进电机为例进行示例性说明；如图2所示，本发明实施例具体包括如下步骤：

步骤201、通过上位机获取用于驱动姿态调整平台的四个驱动电机各自对应的调整量；

步骤202、上位机根据所述四个驱动电机各自对应的调整量向运动控制单元发送第一控制命令；

步骤203、运动控制单元根据所述第一控制命令分别向该四个步进电机发送各自对应的脉冲控制信号；

步骤204、该四个步进电机根据各自对应的脉冲控制信号驱动与四个与进电机分别相对应的四个机械传动结构从而控制姿态调整平台对三维测量中台进行位置调整。

本发明实施例提供的特大齿轮姿态控制方法，通过上位机控制四个驱动电机各自对应的调整量驱动姿态调整平台对三维测量平台进行调整，从而使得整个特大齿轮在位测量系统根据特大齿轮的位置实现小角度、快速的测量，提高特大齿轮在位测量的测量精度和测量效率；由于运动控制单元对四个步进电机的运动控制主要依靠脉冲的形式以及发送脉冲的数量来控制，从而实现了对四个步进电机的精确位置控制动作。

图3为本发明特大齿轮姿态控制方法又一个实施例的流程示意图，本发明实施例以步进电机组具体包括四个步进电机为例进行示例性说明；本发明实施例中，四个步进电机具体包括：第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机、第四步进电机，调整量具体包括：用于控制所述第一步进电机驱动所述姿态调整平台的转轴的旋转角度和用于控制所述第二步进电机、第三步进电机、第四步进电机以驱动所述机械传动结构所驱动的三个支承轴的升高距离。如图3所示，本发明实施例具体包括如下步骤：

步骤301、通过上位机获取用于驱动姿态调整平台的四个驱动电机各自对应的调整量；

步骤302、上位机根据该四个驱动电机各自对应的调整量向运动控制单元发送第一控制命令；

步骤303、运动控制单元根据该第一控制命令分别向该四个步进电机发送各自对应的脉冲控制信号；

步骤304、第一步进电机根据该旋转角度对应的脉冲控制信号驱动所述第一机械传动结构以控制姿态调整平台的旋转轴的旋转齿轮；

步骤305、在该姿态调整平台旋转该旋转角度后，上位机指示该第二步进电机、第三步进电机、第四步进电机中的一个步进电机对应的机械传动结构所驱动的支承轴为不动轴，根据该升高距离调整其余两个步进电机各自对应的机械传动结构所驱动的支承轴的水平距离；

步骤306、当与该运动控制单元相耦接的位置传感器检测到该四个步进电机中的任一个步进电机运动到相对应的支撑轴的极限位置时，则该步进电机向该运动控制单元反馈限位信号；

步骤307、该运动控制单元根据所述限位信号控制该步进电机以预设速度和方向控制该步进电机停止在极限位置；

步骤308、当该上位机接收到用于控制该四个步进电机各自对应的机械传动结构所驱动的支承轴进行复位的第二控制命令时，该上位机指示该四个步进电机按照预定的速度和方向运动；

步骤309、当该位置传感器检测到原点位置时，该位置传感器向该运动控制单元发送复位信号，使得该上位机根据所述复位信号控制该四个步进电机回到各自对应的机械传动结构所驱动的支承轴的原点位置。

本发明实施例提供的特大齿轮姿态控制方法，通过上位机控制四个驱动电机各自对应的调整量驱动姿态调整平台对三维测量平台进行调整，从而使得整个特大齿轮在位测量系统根据特大齿轮的位置实现小角度、快速的测量，提高特大齿轮在位测量的测量精度和测量效率；由于运动控制单元对四个步进电机的运动控制主要依靠脉冲的形式以及发送脉冲的数量来控制，从而实现了对四个步进电机的精确位置控制动作。

图4为本发明特大齿轮姿态控制系统一个实施例的结构示意图，如图4所示，本发明实施例包括：上位机41、与上位机41相耦接的运动控制单元42、与运动控制单元42相耦接的四个步进电机(第一步进电机431、第二步进电机432、第三步进电机433、第四步进电机434)、四个步进电机分别驱动的四个机械传动结构(第一机械传动结构441、第二机械传动结构442、第三机械传动结构443、第四机械传动结构444)。

其中，上位机41获取用于驱动姿态调整平台的该四个驱动电机(第一步进电机431、第二步进电机432、第三步进电机433、第四步进电机434)各自对应的调整量；上位机41根据该四个驱动电机(第一步进电机431、第二步进电机432、第三步进电机433、第四步进电机434)各自对应的调整量向运动控制单元42发送第一控制命令；运动控制单元42根据该第一控制命令分别向四个步进电机(第一步进电机431、第二步进电机432、第三步进电机433、第四步进电机434)发送各自对应的脉冲控制信号；该四个步进电机(第一步进电机431、第二步进电机432、第三步进电机433、第四步进电机434)根据各自对应的脉冲控制信号驱动姿态调整平台40对三维测量平台进行位置调整。

本发明实施例提供的特大齿轮姿态控制方法，通过上位机41控制四个驱动电机(第一步进电机431、第二步进电机432、第三步进电机433、第四步进电机434)各自对应的调整量驱动姿态调整平台对三维测量平台进行调整，从而使得整个特大齿轮在位测量系统根据特大齿轮的位置实现小角度、快速的测量，提高特大齿轮在位测量的测量精度和测量效率；由于运动控制单元42对四个步进电机的运动控制主要依靠脉冲的形式以及发送脉冲的数量来控制，从而实现了对四个步进电机的精确位置控制动作。

图5为本发明特大齿轮姿态控制系统又一个实施例的结构示意图，如图5所示，本发明实施例包括：上位机51、与上位机51相耦接的运动控制单元52、与运动控制单元52相耦接的四个步进电机(第一步进电机531、第二步进电机532、第三步进电机533、第四步进电机534)、四个步进电机分别驱动的四个机械传动结构(第一机械传动结构541、第二机械传动结构542、第三机械传动结构543、第四机械传动结构544)、与运动控制单元52相耦接的位置传感器55，位置传感器55用于检测四个步进电机(第一步进电机531，第二步进电机532、第三步进电机533、第四步进电机534)中的任一个步进电机是否运动到相对应的四个机械传动结构(第一机械传动结构541、第二机械传动结构542、第三机械传动结构543、第四机械传动结构544)的支撑轴的极限位置。

其中，上位机51获取用于驱动姿态调整平台的该四个驱动电机(第一步进电机531、第二步进电机532、第三步进电机533、第四步进电机534)各自对应的调整量；上位机51根据该四个驱动电机(第一步进电机531、第二步进电机532、第三步进电机533、第四步进电机534)各自对应的调整量向运动控制单元52发送第一控制命令；运动控制单元52根据该第一控制命令分别向四个步进电机(第一步进电机531、第二步进电机532、第三步进电机533、第四步进电机534)发送各自对应的脉冲控制信号；该四个步进电机(第一步进电机531、第二步进电机532、第三步进电机533、第四步进电机534)根据各自对应的脉冲控制信号驱动姿态调整平台50对三维测量平台进行位置调整。

其中，本发明实施例中的调整量具体可以包括：用于控制第一步进电机531驱动所述姿态调整平台的转轴的旋转角度和用于控制第二步进电机532、第三步进电机533、第四步进电机534以驱动所述姿态调整平台的三个支承轴的升高距离。

第一步进电机531根据所述旋转角度对应的脉冲控制信号控制所述资态调整平台的旋转轴的旋转齿轮；在所述姿态调整平台旋转所述旋转角度后，上位机51用于指示第二步进电机532、第三步进电机533、第四步进电机534中的一个步进电机对应的支承轴为不动轴，根据所述升高距离调整其余两个步进电机各自对应机械传动结构所驱动的支承轴的水平距离。

当位置传感器54检测到第一步进电机531、第二步进电机532、第三步进电机533、第四步进电机534中的任一个步进电机运动到相对应的支撑轴的极限位置时，则该运动到相对应的四个机械传动结构的支撑轴的极限位置的步进电机向运动控制单元52反馈限位信号；

运动控制单元52根据所述限位信号控制该运动到相对应的支撑轴的极限位置的步进电机以预设速度和方向控制该步进电机停止在极限位置。当上位机51接收到用于控制该四个步进电机(第一步进电机531、第二步进电机532、第三步进电机533、第四步进电机534)各自对应的支承轴进行复位的第二控制命令时，上位机51指示该四个步进电机按照预定的速度和方向运动；当位置传感器54检测到原点位置时，位置传感器54向运动控制单元52发送复位信号，使得上位机51根据所述复位信号控制该四个步进电机回到各自对应的所述支承轴的原点位置。

本发明实施例提供的特大齿轮姿态控制方法，通过上位机51控制四个驱动电机各自对应的调整量驱动姿态调整平台对三维测量平台进行调整，从而使得整个特大齿轮在位测量系统根据特大齿轮的位置实现小角度、快速的测量，提高特大齿轮在位测量的测量精度和测量效率；由于运动控制单元52对四个步进电机的运动控制主要依靠脉冲的形式以及发送脉冲的数量来控制，从而实现了对四个步进电机的精确位置控制动作。

本发明实施例并没有对机械传动结构的具体结构进行描述和限制，因此本领域普通技术人员可以理解的是，凡是能够通过在步进电机的驱动下驱动姿态调整平台以使得对三维测量平台进行姿态调整的机械结构，均为本发明实施例所述的机械传动结构。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种特大齿轮姿态控制方法，其特征在于，所述方法包括：

通过上位机获取用于驱动姿态调整平台的四个驱动电机各自对应的调整量；

所述上位机根据所述四个驱动电机各自对应的调整量向运动控制单元发送第一控制命令；

所述运动控制单元根据所述第一控制命令分别向所述四个步进电机发送各自对应的脉冲控制信号；

所述四个步进电机根据各自对应的脉冲控制信号驱动与四个步进电机分别相对应的四个机械传动结构从而控制姿态调整平台对三维测量平台进行位置调整。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述四个步进电机包括：第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机、第四步进电机，所述四个机械传动结构包括：第一机械传动结构、第二机械传动结构、第三机械传动结构、第四机械传动结构；其中，所述调整量包括：用于控制所述第一步进电机驱动所述第一机械传动结构从而控制所述姿态调整平台的转轴的旋转角度和用于控制所述第二步进电机、第三步进电机、第四步进电机以分别驱动所述第二机械传动结构、第三机械传动结构、第四机械传动结构从而控制所述姿态调整平台的三个支承轴的升高距离。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述四个步进电机根据各自对应的脉冲控制信号驱动与四个步进电机分别相对应的四个机械传动结构从而控制姿态调整平台对三维测量平台进行位置调整的步骤包括：

所述第一步进电机根据所述旋转角度对应的脉冲控制信号驱动所述第一机械传动结构以控制所述姿态调整平台的旋转轴的旋转齿轮；

在所述姿态调整平台旋转所述旋转角度后，所述上位机指示所述第二步进电机、所述第三步进电机、所述第四步进电机中的一个步进电机对应的机械传动结构所驱动的支承轴为不动轴，根据所述升高距离调整其余两个步进电机各自对应的机械传动结构所驱动的支承轴的水平距离。

4.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当与所述运动控制单元相耦接的位置传感器检测到所述四个步进电机中的任一个步进电机运动到相对应的支撑轴的极限位置时，则该步进电机向所述运动控制单元反馈限位信号；

所述运动控制单元根据所述限位信号控制该步进电机以预设速度和方向控制该步进电机停止在极限位置。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述上位机接收到用于控制所述四个步进电机各自对应的机械传动结构所驱动的支承轴进行复位的第二控制命令时，所述上位机指示所达四个步进电机按照预定的速度和方向运动；

当所述位置传感器检测到原点位置时，所述位置传感器向所述运动控制单元发送复位信号，使得所述上位机根据所述复位信号控制所述四个步进电机回到各自对应的机械传动结构所驱动的的所述支承轴的原点位置。

6.一种特大齿轮姿态控制系统，其特征在于，包括：上位机、与所述上位机相耦接的运动控制单元、与所述运动控制单元相耦接的四个步进电机，与所述四个步进电机分别相耦接的四个机械传动结构；其中，

所述上位机获取用于驱动姿态调整平台的所述四个驱动电机各自对应的调整量；所述上位机根据所述四个驱动电机各自对应的调整量向所述运动控制单元发送第一控制命令；所述运动控制单元根据所述第一控制命令分别向所述四个步进电机发送各自对应的脉冲控制信号；所述四个步进电机根据各自对应的脉冲控制信号驱动与四个步进电机分别相对应的四个机械传动结构从而控制姿态调整平台对三维测量平台进行位置调整。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述四个步进电机包括：第一步进电机、第二步进电机、第三步进电机、第四步进电机，所述四个机械传动结构包括：第一机械传动结构、第二机械传动结构、第三机械传动结构、第四机械传动结构；其中，所述调整量包括：用于控制所述第一步进电机驱动所述姿态调整平台的转轴的旋转角度和用于控制所述第二步进电机、第三步进电机、第四步进电机以分别动所述第二机械传动结构、第三机械传动结构、第四机械传动结构从而控制驱动所述姿态调整平台的三个支承轴的升高距离。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

第一步进电机用于根据所述旋转角度对应的脉冲控制信号控制所达姿态调整平台的旋转轴的旋转齿轮；

在所述姿态调整平台旋转所述旋转角度后，所述上位机用于指示所述第二步进电机、所述第三步进电机、所述第四步进电机中的一个步进电机对应的机械传动结构所驱动的支承轴为不动轴，根据所述升高距离调整其余两个步进电机各自对应的机械传动结构所驱动的支承轴的水平距离。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：与所述运动控制单元相耦接的位置传感器，用于检测所述四个步进电机中的任一个步进电机是否运动到相对应的支撑轴的极限位置；

当所述位置传感器检测到所述四个步进电机中的任一个步进电机运动到相对应的支撑轴的极限位置时，则该运动到相对应的支撑轴的极限位置的步进电机向所述运动控制单元反馈限位信号；

所述运动控制单元用于根据所述限位信号控制该运动到相对应的支撑轴的极限位置的步进电机以预设速度和方向控制该步进电机停止在极限位置

10.根据权利要求6～9任一所述的装置，其特征在于，

当所述上位机接收到用于控制所述四个步进电机各自对应的机械传动结构所驱动的支承轴进行复位的第二控制命令时，所述上位机指示所述四个步进电机按照预定的速度和方向运动；

当所述位置传感器检测到原点位置时，所述位置传感器向所述运动控制单元发送复位信号，使得所述上位机根据所述复位信号控制所述四个步进电机回到各自对应的机械传动结构所驱动的所述支承轴的原点位置。

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