CN102814816B - 机械手精确找原点方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机械手精确找原点方法，通过判断是否在原点感应区、驱动伺服电机带动机械手正方向移动、驱动伺服电机带动机械手负方向移动，再次驱动伺服电机带动机械手正方向移动和比较当前的伺服电机的编码器相对位置值与预设的记录值，根据两者的差值发出修正脉冲驱动伺服电机带动机械手沿轴的正/反方向移动。本发明以字符的绝对位置定义原点，虽然机械手每次到达原点感应区位置会有一点不同，但在相差不大情况下则每次都会以记录值作为原点，实现准确定位，电气控制精度可达2um，机械精度可达2个丝，且重复定位的精度很高，很好的满足国内、外客户的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种数控机床控制方法，尤其是指一种机械手精确找原点方法。
背景技术
常用数控机床上执行机构大多采用的是带闭环控制的是伺服电机，由于伺服电机采用的是相对编码器，因此系统在开机时需要找原点后方可工作。而找原点在数控应用中，原点的找寻通常是在收到设置的原点感应器提供了原点信号后在驱动伺服电机运动，待其编码器输出第一个Z脉冲后，定位该点为原点。以数控铣床为例，参见图1，原点感应区的位置在“O”点，刀具的位置在“。”点。现有找原点的方法是首先驱动刀具X/Y向负方向移动，当经过原点感应器区时，感应器感应到刀具到达，即发送该方向原点信号，系统收到原点信号后，继续驱动伺服电机工作，直至伺服电机编码器输出第一个Z脉冲的位置停下，并定该点为该方向的原点。
但是此方法应用在注塑机取出机，特别是其机械手的结构上控制并不合适，例如在注塑机取出机中，因为机械手执行的下降只能在横行轴的有效感应区，该方向的原点感应器的感应片是成条状的，即其是一个感应区提供原点信号，而非感应点，对应的，原点的找寻应当最好就靠在感应区的边上，而非感应区间内部，避免机械手臂运动空间的浪费。具体的说，如图2，机械手是沿着横行Z轴运动的，通常会在软件上设定型内安全区和型外安全区，途中两处打“*”的位置则是原点至型内安全区和型外安全区至最大移动距离，设定的机械手的手臂只能在该Z轴打“*”部分位置的地方下降，而在其它的位置不能下降，其中较少“*”的左部为原点至型内安全区，较多“*”的右部为型外安全区，因此对应的系统在找原点时也应该尽量在靠近能下降的原点感应区位置的边缘，才能充分利用下降的空间。但是如果只是简单的采用原有的靠近感应区的边上设原点的传感器方式寻找原点精度不高，不能满足实际需求。
发明内容
本发明的目的在于克服了上述缺陷，提供一种高精度的机械手精确找原点方法。
本发明的目的是这样实现的：一种机械手精确找原点方法，其特征在于：它包括步骤，
A）、判断是否在原点感应区，若是，执行下一步，若否则驱动伺服电机带动机械手沿轴的负方向移动，直到机械手进入到原点感应区进入到原点感应区或极限感应区；
B）、驱动伺服电机带动机械手沿轴的正方向移动，直至接收到伺服电机的第一个Z脉冲信号停止；
上述步骤中，所述步骤B包括，发送10000-20000个点驱动伺服电机带动机械手沿轴的正方向移动，直至接收到伺服电机的第一个Z脉冲信号停止；
C）、再次驱动伺服电机带动机械手沿轴的负方向移动，待机械手进入到原点感应区后保持移动驱动，至原点信号消失后停止驱动；
上述步骤中，所述步骤C还包括，如果机械手没有离开原点感应区，但感应到了该方向的极限信号，该步骤也完成。
D）、再次驱动伺服电机带动机械手沿轴的正方向移动，直至机械手进入到原点感应区停止，并记下当前伺服电机的编码器相对位置值；
E）、将当前的伺服电机的编码器相对位置值与预设的记录值比较，根据两者的差值发出修正脉冲驱动伺服电机带动机械手沿轴的正/反方向移动；
上述步骤中，所述步骤E包括，将当前的伺服电机的编码器相对位置值与预设的记录值比较，若两者差值小于预设值，则以记录值为原点的位置，根据两者的差值发出修正脉冲驱动伺服电机带动机械手沿轴的正/反方向移动；若两者差值大于预设值，则不去动伺服电机，并将当前的伺服电机的编码器相对位置值保存为记录值；
上述步骤中，所述预设值的脉冲信号换算为移动距离不大于2mm；
上述步骤中，所述步骤B、C中采用快速方式驱动伺服电机工作，所述步骤D、E中采用慢速方式驱动伺服电机工作。
相比于常见的找原点方法，本发明的有益效果在于以字符的绝对位置定义原点，虽然机械手每次到达原点感应区位置会有一点不同，但在相差不大情况下则每次都会以记录值作为原点，实现准确定位，整体的定位误差在1个脉冲以内，使得控制器配合机械手在模内嵌件等多种场合使用，当电机的每转距离为20mm时，找到原点的电气控制精度可达2微米级，且重复定位的精度很高，很好的满足国内、外客户的要求。
附图说明
下面结合附图详述本发明的具体结构
图1为现有数控铣床的构造示意图；
图2为现有注塑机取出机的构造示意图；
图3为本发明的方法流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图3，本实施方式涉及一种机械手精确找原点方法，本方法基于的常见的带机械手机床结构中，在机械手移动的轴向上至少设置有两个感应器，一个是原点感应器及其对应的条状原点感应片，条状原点感应片形成原点感应区，一个极限感应器及对应的极限感应片，极限感应片形成极限感应区，方法具体包括步骤：
A）、检测当下机械手所在位置是否在原点感应区，即检测是否在原点感应区（即是否有原点信号），若是，执行下一步，若否则发送反向脉冲驱动伺服电机带动机械手沿轴的负方向移动，直到机械手进入到原点感应区（即接收到原点信号）或极限感应区（即接收到极限限位信号）停止驱动移动的脉冲信号发送。本步骤属于开机后的第一步，开机后首先需要驱动机械手要往回走，确定其回到原点这一端，从而为后续的步骤提供一个基准。
B）、发送正向脉冲以驱动伺服电机带动机械手沿轴的正方向移动，直至伺服电机反馈出第一个Z脉冲信号停止驱动移动的脉冲信号发送。较佳的，该步骤中发送10000-20000个脉冲信号驱动伺服电机带动机械手沿轴的正方向移动，最佳的发送20000个点的脉冲信号作为驱动，因为常见的伺服电机通常最多移动20000个点，而伺服电机运行一圈为10000个脉冲指令点及发出一个Z脉冲信号，而该步骤的核心在于确保能找到伺服电机的一个Z脉冲，因此发送20000个点可避免过程系统缺失或其他因素导致的失点情况，依然可确保可一定接收到伺服电机的第一个Z脉冲信号。本步骤中，因为Z脉冲的位置是与机械的绝对位置相关的，所以在上一步找到原点后，还需要确认Z脉冲的位置。
C）、再次发送反向脉冲驱动伺服电机带动机械手沿轴的负方向移动，待机械手进入到原点感应区（即接收到原点信号）后保持移动驱动，直至原点信号消失后，继续驱动伺服电机，直至接收到伺服电机编码器的第一个Z脉冲或极限限位信号停止驱动移动的脉冲信号发送。本步骤通过驱动机械手一直向起点走，离开原点后再回来，由此才能确保找到原点的边缘。
D）、再次发送正向脉冲驱动伺服电机带动机械手沿轴的正方向移动，直至机械手进入到原点感应区（即接收到原点信号）停止驱动移动的脉冲信号发送，并记下当前伺服电机上的编码器相对位置值。本步骤在执行时候，是在机械手回来的时候不停地检测原点信号，如此来说，一般地，每次感应到的原点信号时的位置偏差在0.5mm以内，为达到精准的目的，则需要做下面最后一步的修正。
E）、将当前的伺服电机的编码器相对位置值与预设的记录值比较，若两者差值小于预设值，则以记录值为原点的位置，根据两者的差值的正/负发出正向/反向的修正脉冲驱动伺服电机，带动机械手沿轴的正/反方向移动，若记录值不存在，则将当前的伺服电机的编码器相对位置值保存为记录值；若两者差值大于预设值（此种情况通常是原点感应片被重新设置了位置），则不去动伺服电机，而是将当前的伺服电机的编码器相对位置值保存为记录值。通常的，上述预设值的脉冲信号换算为移动距离不大于2mm。
此外，本发明的方法步骤中，所述步骤B、C中可采用快速方式驱动伺服电机工作，而所述步骤D、E中则应当采用慢速方式驱动伺服电机工作，从而即可较快的实现找原点过程，同时保证足够的精度。
综上，通过本发明的找原点方法，虽然机械手每次到达原点感应区位置会有一点不同，但在相差不大情况下则每次都会以记录值作为原点，实现准确定位，整体的定位误差在1个脉冲以内，使得控制器配合机械手在模内嵌件等多种场合使用，电气控制精度可达微米级,且重复定位的精度很高，很好的满足国内、外客户的要求。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种机械手精确找原点方法，其特征在于：它包括步骤，
A)、判断是否在原点感应区，若是，执行下一步；若否则驱动伺服电机带动机械手沿轴的负方向移动，直到机械手进入到原点感应区或极限感应区；
B)、驱动伺服电机带动机械手沿轴的正方向移动，直至接收到伺服电机的第一个Z脉冲信号停止；
C)、再次驱动伺服电机带动机械手沿轴的负方向移动，待机械手进入到原点感应区后保持移动驱动，至原点信号消失后停止驱动；
D)、再次驱动伺服电机带动机械手沿轴的正方向移动，直至机械手进入到原点感应区停止，并记下当前伺服电机的编码器相对位置值；
E)、将当前的伺服电机的编码器相对位置值与预设的记录值比较，若两者差值小于预设值，则以记录值为原点的位置，根据两者的差值发出修正脉冲驱动伺服电机带动机械手沿轴的正/反方向移动；若两者差值大于预设值，则不去动伺服电机，并将当前的伺服电机的编码器相对位置值保存为记录值。
2.如权利要求1所述的机械手精确找原点方法，其特征在于：所述步骤B包括，发送10000-20000个脉冲信号驱动伺服电机带动机械手沿轴的正方向移动，直至接收到伺服电机的第一个Z脉冲信号停止。
3.如权利要求1所述的机械手精确找原点方法，其特征在于：所述步骤C还包括，如果机械手没有离开原点感应区，但感应到了该方向的极限信号，该步骤也完成。
4.如权利要求1所述的机械手精确找原点方法，其特征在于：所述预设值的脉冲信号换算为移动距离不大于2mm。
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