CN103760828B - 贴片机y轴伺服电机的速度规划方法 - Google Patents
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Abstract
贴片机Y轴伺服电机的速度规划方法，涉及贴片机控制领域。它是为了解决传统贴片机数字控制系统设计中，数字控制器的信号频率与计算频率之间存在偏差，从而造成控制精度低的问题，并且避免了由于运动控制脉冲在非期望的频率截断造成的系统震荡。本发明在数字控制器实际输出频率和计算频率之间存在的偏差时，能够在保证电机驱动器收到的脉冲总数保持不变的情况下，即在有效地保证较高控制精度的前提下，很好的解决了驱动器接受到的脉冲的频率在非期望频率上截止而造成的系统震荡。本发明适用于贴片机控制领域。
Description
技术领域
本发明属于贴片机控制领域。
背景技术
贴片机是一种高速的芯片贴装设备，其基本性能应做到快、稳、准。快速性要求系统能达到足够高的速度，这就对Y轴的运动速度提出了较高的要求，而Y轴运动要带动的是一个具有一定质量的横梁，如果速度瞬间加之过大，很容易就造成振荡。这就产生了对Y轴运行速度进行规划的需求。目前常用的速度规划方法有T型规划方法，S型规划，指数型规划方法。其中T型规划方法以其实现简便而广受追捧。其规划速度随时间变化的曲线如图3所示。
在采样控制系统中，由于数字控制系统时钟的实际频率和标称频率总是或多或少的存在随机偏差，这就导致由数字控制器定时器产生的信号频率与计算频率之间存在偏差，数字控制器中每个采样周期内发送的脉冲指令并不能通过计算精确得到。而且在加速阶段和减速阶段，相邻两个采样周期脉冲频率改变的瞬间也常常是不可控的。这就是说，不能再用事先规划好的速度曲线在实际的采样控制系统中达到很好的控制效果，特别是在控制精度问题上。由于贴片机是需要Y轴有很高的定位精度。
发明内容
本发明是为了解决传统贴片机数字控制系统设计中，数字控制器的信号频率与计算频率之间存在偏差，从而造成控制精度低的问题，并且避免了由于运动控制脉冲在非期望的频率截断造成的系统震荡，进而提供了一种贴片机Y轴伺服电机的速度规划方法。
贴片机Y轴伺服电机的速度规划方法，该方法是基于下述装置实现的，所述装置包括工控机1、数字控制器2、脉冲减计数器3、伺服驱动器4、电机5和贴片机横梁6；
工控机1的控制信号输出端连接数字控制器2的控制信号输入端，所述数字控制器2的控制信号输出端连接脉冲减计数器3的控制信号输入端，所述冲减计数器3的脉冲信号输出端连接伺服驱动器4的脉冲信号输入端，脉冲减计数器3的反馈信号输出端连接数字控制器2的反馈信号输入端，所述伺服驱动器4的驱动信号输出端连接电机5的驱动信号输入端，电机5带动贴片机横梁6运动，贴片机横梁6上的位移传感器将信号传递给伺服驱动器4；
贴片机Y轴伺服电机的速度规划方法，包括以下步骤：
初始化步骤：启动工控机1，工控机1将当前位置与目标位置距离转换为需要发给伺服驱动器4的脉冲数np，将脉冲数np写入脉冲减计数器3，完成该步骤后执行判断步骤一；
判断步骤一：读取脉冲减计数器3的值rp，判断rp是否为0，如果是则速度规划结束；否则执行判断步骤二；
判断步骤二：判断条件1是否成立，如果是则执行判断步骤三；否则执行减速步骤二；
所述条件1为rp>(np-rp)+(fmin+AF*Ts)/T+a，np-rp表示当前已经发给伺服驱动器4的脉冲数；(fmin+AF*Ts)/T表示下一个采样周期内发送给伺服驱动器4脉冲数的值；a为常值，该常值大小由数字控制器2时钟精度确定，该常值为预留的令伺服驱动器4以最低速度运行的脉冲数；Fmin表示Y轴运行速度最低时对应的数字控制器输出脉冲频率，fmin＝1/T，T为数字控制器2的采样周期；AF表示在加速或者减速阶段，相邻两个采样周期数字控制器2输出脉冲频率之差；Ts表示减速所需时长，若当前为最高速度，则Ts＝tmax，其中tmax为最大加速时间，否则Fc表示当前时刻数字控制器2输出脉冲的计算频率；
判断步骤三：判断当前电机5是否达到设定的最高速，如果是则执行判断步骤一；否则执行减速步骤一；
减速步骤一：Ts自加1，执行更新脉冲频率步骤；
减速步骤二：Ts自减1，执行更新脉冲频率步骤；
更新脉冲频率步骤：根据更新后的Ts，将当前时刻数字控制器2输出脉冲的计算频率更新为Fc＝fmin+AF*Ts，完成该步骤之后执行判断步骤一。
本发明以理想的速度T型规划方法为基础框架，考虑实际系统中在数字控制器实际输出频率和计算频率之间存在的偏差，提出了一种动态实用的速度规划方法。在数字控制器实际输出频率和计算频率之间存在的偏差时，该方法能够在保证电机驱动器收到的脉冲总数保持不变的情况下，从而有效地提高了控制精度，同比提高了20％，很好的解决了驱动器接受到的脉冲的频率在非期望频率上截至而造成的系统震荡。
贴片机Y轴伺服电机的速度规划装置提出的T型规划修改方案能够很好实现预定性能。有很强的适用性。还可以扩展用在与贴片机类似的高精度控制设备中。
附图说明
图1为贴片机Y轴伺服电机的速度规划方法的流程图；
图2为贴片机Y轴伺服电机的速度规划装置的电气原理示意图；
图3为T型规划示例图，横坐标为时间，纵坐标为速度，a为加速阶段，b为匀速阶段，c为减速阶段；
图4为贴片机的传动机构机械结构示意图；
图5为T型规划方案实际运行效果图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述的贴片机Y轴伺服电机的速度规划方法，该方法是基于下述装置实现的，所述装置包括工控机1、数字控制器2、脉冲减计数器3、伺服驱动器4、电机5和贴片机横梁6；
工控机1的控制信号输出端连接数字控制器2的控制信号输入端，所述数字控制器2的控制信号输出端连接脉冲减计数器3的控制信号输入端，所述冲减计数器3的脉冲信号输出端连接伺服驱动器4的脉冲信号输入端，脉冲减计数器3的反馈信号输出端连接数字控制器2的反馈信号输入端，所述伺服驱动器4的驱动信号输出端连接电机5的驱动信号输入端，电机5带动贴片机横梁6运动，贴片机横梁6上的位移传感器将信号传递给伺服驱动器4；
贴片机Y轴伺服电机的速度规划方法，包括以下步骤：
初始化步骤：启动工控机1，工控机1将当前位置与目标位置距离转换为需要发给伺服驱动器4的脉冲数np，将脉冲数np写入脉冲减计数器3，完成该步骤后执行判断步骤一；
判断步骤一：读取脉冲减计数器3的值rp，判断rp是否为0，如果是则速度规划结束；否则执行判断步骤二；
判断步骤二：判断条件1是否成立，如果是则执行判断步骤三；否则执行减速步骤二；
所述条件1为rp>(np-rp)+(fmin+AF*Ts)/T+a，np-rp表示当前已经发给伺服驱动器4的脉冲数；(fmin+AF*Ts)/T表示下一个采样周期内发送给伺服驱动器4脉冲数的值；a为常值，该常值大小由数字控制器2时钟精度确定，该常值为预留的令伺服驱动器4以最低速度运行的脉冲数；Fmin表示Y轴运行速度最低时对应的数字控制器输出脉冲频率，fmin＝1/T，T为数字控制器2的采样周期；AF表示在加速或者减速阶段，相邻两个采样周期数字控制器2输出脉冲频率之差；Ts表示减速所需时长，若当前为最高速度，则Ts＝tmax，其中tmax为最大加速时间，否则Fc表示当前时刻数字控制器2输出脉冲的计算频率；
判断步骤三：判断当前电机5是否达到设定的最高速，如果是则执行判断步骤一；否则执行减速步骤一；
减速步骤一：Ts自加1，执行更新脉冲频率步骤；
减速步骤二：Ts自减1，执行更新脉冲频率步骤；
更新脉冲频率步骤：根据更新后的Ts，将当前时刻数字控制器2输出脉冲的计算频率更新为Fc＝fmin+AF*Ts，完成该步骤之后执行判断步骤一。
本实施方式中，脉冲减计数器3用于控制发送给伺服驱动器4发送的脉冲总数；条件1的表达式中，不等式右端第一项是以脉冲减计数器读数为参考得出，更加精准，有利于得到时间较优的优化方案；不等式右端第二项是一个预测项，避免了加速阶段因为多加速不足一个采样周期而造成最后脉冲在很高的频率上发完，因此避免的强烈振荡；不等式右端第三项可看作是对数字控制器时钟与标称值之差的补偿，这就避免了因时钟不够精准以及速度变换瞬间造成的脉冲数不可控的问题；改变脉冲频率步骤中设定fmin，当动态规划结束后，若脉冲还没有全部发完，剩下的就以该速度继续发完。反过来，当T型规划结束之时，脉冲频率必须降到该值才允许把脉冲截断，这样可以获得足够小的停机振荡。
具体实施方式二：结合图5说明本实施方式，本实施方式对具体实施方式一所述的贴片机Y轴伺服电机的速度规划方法作进一步限定，本实施方式中，数字控制器2的采样周期T＝1ms。
具体实施方式三：结合图5说明本实施方式，本实施方式对具体实施方式一所述的贴片机Y轴伺服电机的速度规划方法作进一步限定，本实施方式中，AF＝300。
具体实施方式四：结合图5说明本实施方式，本实施方式对具体实施方式一所述的贴片机Y轴伺服电机的速度规划方法作进一步限定，本实施方式中，tmax＝300ms。
具体实施方式五：结合图5说明本实施方式，本实施方式对具体实施方式一所述的贴片机Y轴伺服电机的速度规划方法作进一步限定，本实施方式中，a＝100。
具体实施方式二至五中，矩形框线不为0时，表示有位置脉冲从数字控制器2发出，矩形框线等于0时，表示无脉冲从数字控制器2发出。从这效果图中可以看出，本发明提出的T型规划修改方案能够很好实现预定性能。有很强的适用性。还可以扩展用在与贴片机类似的高精度控制设备中。
Claims (5)
1.贴片机Y轴伺服电机的速度规划方法，其特征在于：该方法是基于下述装置实现的，所述装置包括工控机(1)、数字控制器(2)、脉冲减计数器(3)、伺服驱动器(4)、电机(5)和贴片机横梁(6)；
工控机(1)的控制信号输出端连接数字控制器(2)的控制信号输入端，所述数字控制器(2)的控制信号输出端连接脉冲减计数器(3)的控制信号输入端，所述脉冲减计数器(3)的脉冲信号输出端连接伺服驱动器(4)的脉冲信号输入端，脉冲减计数器(3)的反馈信号输出端连接数字控制器(2)的反馈信号输入端，所述伺服驱动器(4)的驱动信号输出端连接电机(5)的驱动信号输入端，电机(5)带动贴片机横梁(6)运动，贴片机横梁(6)上的位移传感器将信号传递给伺服驱动器(4)；
贴片机Y轴伺服电机的速度规划方法，包括以下步骤：
初始化步骤：启动工控机(1)，工控机(1)将当前位置与目标位置距离转换为需要发给伺服驱动器(4)的脉冲数np，将脉冲数np写入脉冲减计数器(3)，完成该步骤后执行判断步骤一；
判断步骤一：读取脉冲减计数器(3)的值rp，判断rp是否为0，如果是则速度规划结束；否则执行判断步骤二；
判断步骤二：判断条件1是否成立，如果是则执行判断步骤三；否则执行减速步骤二；
所述条件1为rp>(np-rp)+(fmin+AF*Ts)/T+a，np-rp表示当前已经发给伺服驱动器(4)的脉冲数；(fmin+AF*Ts)/T表示下一个采样周期内发送给伺服驱动器(4)脉冲数的值；a为常值，该常值大小由数字控制器(2)时钟精度确定，该常值为预留的令伺服驱动器(4)以最低速度运行的脉冲数；Fmin表示Y轴运行速度最低时对应的数字控制器输出脉冲频率，fmin＝1/T，T为数字控制器(2)的采样周期；AF表示在加速或者减速阶段，相邻两个采样周期数字控制器(2)输出脉冲频率之差；Ts表示减速所需时长，若当前为最高速度，则Ts＝tmax，其中tmax为最大加速时间，否则Fc表示当前时刻数字控制器(2)输出脉冲的计算频率；
判断步骤三：判断当前电机(5)是否达到设定的最高速，如果是则执行判断步骤一；否则执行减速步骤一；
减速步骤一：Ts自加1，执行更新脉冲频率步骤；
减速步骤二：Ts自减1，执行更新脉冲频率步骤；
更新脉冲频率步骤：根据更新后的Ts，将当前时刻数字控制器(2)输出脉冲的计算频率更新为Fc＝fmin+AF*Ts，完成该步骤之后执行判断步骤一。
2.根据权利要求1所述的贴片机Y轴伺服电机的速度规划方法，其特征在于：数字控制器(2)的采样周期T＝1ms。
3.根据权利要求1所述的贴片机Y轴伺服电机的速度规划方法，其特征在于：AF＝300。
4.根据权利要求1所述的贴片机Y轴伺服电机的速度规划方法，其特征在于：tmax＝300ms。
5.根据权利要求1所述的贴片机Y轴伺服电机的速度规划方法，其特征在于：a＝100。
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