CN106354091A - 基于绝对值编码器记录机床位置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用绝对值编码器记录机床位置的方法，包括机床和CNC控制系统，所述的CNC控制系统中内置一软件。该方法为设置基准点坐标并记录基准点时绝对值编码器中的圈数和脉冲数，当运动到任意位置时读取绝对值编码器中的圈数和脉冲数，利用基准点来计算出当前位置的坐标。当重启或紧停后，调整的位置前后差小于阈值时，将当前编码器中的脉冲数和圈数同步到CNC控制系统中；大于阈值时，CNC控制系统会发出警告消息并须重设基准。当更新CNC控制系统时使用导入导出功能来保存基准数据。采用该方法记录机床位置，提高加工效率，无需回机械原点，在轴数较多的情况下更是如此，不需要安装原点开关，降低成本，并避免绕线的问题，具有良好的市场前景。

Description

基于绝对值编码器记录机床位置的方法
技术领域
本发明涉及自动化控制领域，尤其涉及多轴机床的自动化控制领域，具体是指一种基于绝对值编码器记录机床位置的方法。
背景技术
现有的机床在一般都需要回机械原点，由于C轴结构不适合安装行程限位开关，当旋转轴C轴旋转回机械原点的时候，C轴相对物理原点的位置(A轴线缆处在原始状态，没有任何绕线情况)有旋转的时候，如果再继续向该方向回机械原点运动，就会出现A轴线缆绕线的情况。
一般机床传递切削力的主轴轴线为Z坐标(如：铣床、钻床、车床、磨床等)；如果机床有几个主轴，则选一垂直于装夹平面的主轴作为主要主轴；如机床没有主轴(龙门刨床)，则规定垂直于工件装夹平面为Z轴。
X坐标一般是水平的，平行于装夹平面。对于工件旋转的机床(如车、磨床等)，X坐标的方向在工件的径向上；对于刀具旋转的机床则作如下规定：当Z轴水平时，从刀具主轴后向工件看，正X为右方向。当Z轴处于铅垂面时，对于单立柱式，从刀具主轴后向工件看，正X为右方向；龙门式，从刀具主轴右侧看，正X为右方向。
Y坐标由右手笛卡儿坐标系来确定，A，B，C轴表示绕X，Y，Z坐标的旋转运动，正方向按照右手螺旋法则。若有第二直角坐标系，可用U、V、W轴表示。
发明内容
为了克服上述现有技术中的问题，本发明提出了一种能够无需回机械原点、解决超行程A轴绕线问题并提高工作效率的基于绝对值编码器记录机床位置的方法。
本发明的基于绝对值编码器记录机床位置的方法具体如下：
该基于绝对值编码器记录机床位置的方法，包括机床和CNC控制系统其特征在于，所述的CNC控制系统中包括一绝对值编码器，且该CNC控制系统中内置一软件，且所述的方法包括以下步骤：
(1)将机床移动到原点位置附近，通过所述的CNC控制系统设置基准点，并将基准点处对应的所述的绝对值编码器中的圈数和脉冲数记录到所述的CNC控制系统的内核中；
(2)加工工件，若加工过程中发生紧停或重启软件，则进入步骤(3)，否则进入步骤(6)；
(3)所述的CNC控制系统读取所述的绝对值编码器当前的圈数和脉冲，将所述的绝对值编码器当前的圈数和脉冲数记录到所述的CNC控制系统的内核中，并由当前的圈数和脉冲计算出所述的机床的当前位置；
(4)重启或紧停后，所述的CNC数控系统通过其内核中记录实际机床位置，并与步骤(3)中读取编码器中的圈数和脉冲数计算出的当前位置进行比较，若其差值大于预先设定的阈值，则发出紧告以提示操作人员重新设置基准，反之，则进入步骤(5)；
(5)将所述的实际机床实际位置同步到CNC控制系统的内核中，然后进入步骤(2)。
(6)加工完成。
较佳地，所述的步骤(1)中基准点设置完成后该机床的用户界面上显示一基准设置完成标志。
较佳地，所述的步骤(3)之前还有一步骤：
(3.0)所述的机床发生紧停，所述的CNC控制系统由人工取消CNC数控系统紧停警报。
较佳地，所述的步骤(3)中通过以下公式获取该机床的当前位置信息：
PG分频比＝电机分辨率(Pn212值)×4；
绝对值编码器位置＝(当前圈数－基准点时的圈数)×丝杠螺距/机械减速比+(当前不足一圈的脉冲数–基准点时不足一圈的脉冲数)×丝杠螺距/机械减速比/PG分频比；
当前机床位置＝基准点位置+绝对值编码器方向×编码器位置。
较佳地，所述的步骤(4)中的比较具体为：
重启或紧停后，所述的CNC数控系统获取该绝对值编码器当前运动的圈数和脉冲，从而计算出该机床重启时的实际位置信息，并与重启或紧停前控制系统中记录的当前位置信息相比较，将所得的差值与所述的阈值相比较，并根据比较结果的不同进行分别处理。
较佳地，所述的步骤(4)中的阈值由所述的CNC控制系统利用参数预先设定。
较佳地，所述的阈值为所述的机床紧停或重启时的允许移动量。
较佳地，所述的步骤(4)中的警告具体为：
所述的CNC数控系统通过用户界面给出警告提示，且其提示信息为黄色背景的文字，并不显示所述的基准设置完成标志并重新设置基准。
较佳地，所述的CNC控制系统可更新，且该CNC控制系统更新前将其预设的基准点导出到.dat文件中，该.dat文件的存储位置可选，且所述的CNC控制系统更新完成后通过该CNC数控系统中的一导入按钮，读取所述的.dat文件数据并获取原先设置的基准点数据。
采用该种结构的基于绝对值编码器记录机床位置的方法，由于其通过绝对值编码器记录实际位置，使得机床无需回机械原点，从而可以提高效率，并解决超行程A轴绕线的问题。相对于增量式的编码器伺服系统，绝对式编码器的伺服系统，具有记录基准位置的能力，这使得机床只需要在调机时设置一次基准即可，以后在实际使用过程中(紧停重启除外)，不需要回机械原点，大大缩短了非加工的准备时间，提高了生产效率，尤其是在轴数较多的情况下更是如此。在硬件结构上，原点信号开关可以省去，节省了成本。
附图说明
图1为本发明的基于绝对值编码器记录机床位置的方法的流程图。
具体实施方式
该基于绝对值编码器记录机床位置的方法，包括机床和CNC控制系统其特征在于，所述的CNC控制系统中包括一绝对值编码器，且该CNC控制系统中内置一软件，且所述的方法包括以下步骤：
(1)将机床移动到原点位置附近，通过所述的CNC控制系统设置基准点，并将基准点处对应的所述的绝对值编码器中的圈数和脉冲数记录到所述的CNC控制系统的内核中，该机床的用户界面上显示一基准设置完成标志；
(2)加工工件，若加工过程中发生紧停或重启软件，则进入步骤(3)，否则进入步骤(6)；
(3.0)所述的机床发生紧停，所述的CNC控制系统由人工取消CNC数控系统紧停警报；
(3)所述的CNC控制系统读取所述的绝对值编码器当前的圈数和脉冲，将所述的绝对值编码器当前的圈数和脉冲数记录到所述的CNC控制系统的内核中，并由当前的圈数和脉冲计算出所述的机床的当前位置；
(4)重启或紧停后，所述的CNC数控系统通过其内核中记录实际机床位置，并与步骤(3)中读取编码器中的圈数和脉冲数计算出的当前位置进行比较，若其差值大于预先设定的阈值，则发出紧告以提示操作人员重新设置基准，反之，则进入步骤(5)；
(5)将所述的实际机床实际位置同步到CNC控制系统的内核中，然后进入步骤(2)。
(6)加工完成。
所述的步骤(3)中通过以下公式获取该机床的当前位置信息：
PG分频比＝电机分辨率(Pn212值)×4；
绝对值编码器位置＝(当前圈数－基准点时的圈数)×丝杠螺距/机械减速比+(当前不足一圈的脉冲数–基准点时不足一圈的脉冲数)×丝杠螺距/机械减速比/PG分频比；
当前机床位置＝基准点位置+绝对值编码器方向×编码器位置。
所述的步骤(4)中的比较具体为：
重启或紧停后，所述的CNC数控系统获取该绝对值编码器当前运动的圈数和脉冲，从而计算出该机床重启时的实际位置信息，并与重启或紧停前控制系统中记录的当前位置信息相比较，将所得的差值与所述的阈值相比较，并根据比较结果的不同进行分别处理。
所述的步骤(4)中的阈值由所述的CNC控制系统利用参数预先设定，所述的阈值为所述的机床紧停或重启时的允许移动量。
所述的步骤(4)中的警告具体为：
所述的CNC数控系统通过用户界面给出警告提示，且其提示信息为黄色背景的文字，并不显示所述的基准设置完成标志并重新设置基准。
较佳地，所述的CNC控制系统可更新，且该CNC控制系统更新前将其预设的基准点导出到.dat文件中，该.dat文件的存储位置可选，且所述的CNC控制系统更新完成后通过该CNC数控系统中的一导入按钮，读取所述的.dat文件数据并获取原先设置的基准点数据。
在一种具体的实施方式中，其步骤包括如下：
设置基准，在位置诊断界面下，初始设定，移动机床位置后，设定各轴基准，重启软件即可生效，并进行加工。若加工中发生紧停或重启软件，通过读绝对值编码器反馈的圈数和脉冲数，自动获取机床实际位置，与关闭软件时位置比较，若差值大于设定值，所述的CNC控制系统发出警告并须重新设置基准，若不大于设定值，则开始加工，直至加工结束。
该基于绝对值编码器记录机床位置的方法的技术要点如下：
1、基准设定：在诊断界面下，初始设定，移动机床位置后，设定各轴基准，记录该基准点位置下所述的绝对值编码器的圈数和脉冲，并重启软件即可。
2、基准导入导出：当需要更新CNC控制系统或软件时，之前的基准信息就会丢失，重新设定机床基准点比较麻烦。当这种需求出现的时候，导出、导入基准就能发挥作用，实现更新时的一键导入导出。
3、软件重启处理：重启时通过读绝对值编码器反馈的圈数和脉冲数，自动获取机床实际位置，与原先软件相比，无需回机械原点。
4.、紧停情况处理：机床发生紧停或重启时，CNC控制系统须工作人员取消CNC数控系统紧停警告通过读取绝对值编码器反馈的圈数和脉冲数，自动获取该机床实际位置，与内核中记录的当前位置相比较，若差值大于阈值则须重新设置基准点，若没有则能直接开始加工。
5、分流双Y处理：当CNC控制系统中获取的Y1轴和Y2轴的实时位置偏差大于预先设定的阈值时，所述的CNC控制系统通过用户界面给出提示，提示用户通过点击矫正按钮即可矫正Y1Y2轴之间的偏差。
采用该种结构的基于绝对值编码器记录机床位置的方法，由于其通过绝对值编码器记录实际位置，使得机床无需回机械原点，从而可以提高效率，并解决超行程A轴绕线的问题。相对于增量式的编码器伺服系统，绝对式编码器的伺服系统，具有记录基准位置的能力，这使得机床只需要在调机时设置一次基准即可，以后在实际使用过程中(紧停重启除外)，不需要回机械原点，大大缩短了非加工的准备时间，提高了生产效率，尤其是在轴数较多的情况下更是如此。在硬件结构上，原点信号开关可以省去，节省了成本。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (9)

1.一种基于绝对值编码器记录机床位置的方法，包括机床和CNC控制系统其特征在于，所述的CNC控制系统中包括一绝对值编码器，且该CNC控制系统中内置一软件，且所述的方法包括以下步骤：
(1)将机床移动到原点位置附近，通过所述的CNC控制系统设置基准点，并将基准点处对应的所述的绝对值编码器中的圈数和脉冲数记录到所述的CNC控制系统的内核中；
(2)加工工件，若加工过程中发生紧停或重启软件，则进入步骤(3)，否则进入步骤(6)；
(3)所述的CNC控制系统读取所述的绝对值编码器当前的圈数和脉冲，将所述的绝对值编码器当前的圈数和脉冲数记录到所述的CNC控制系统的内核中，并由当前的圈数和脉冲计算出所述的机床的当前位置；
(4)重启或紧停后，所述的CNC数控系统通过其内核中记录实际机床位置，并与步骤(3)中读取编码器中的圈数和脉冲数计算出的当前位置进行比较，若其差值大于预先设定的阈值，则发出紧告以提示操作人员重新设置基准，反之，则进入步骤(5)；
(5)将所述的实际机床位置同步到CNC控制系统的内核中，然后进入步骤(2)。
(6)加工完成。
2.根据权利要求1所述的基于绝对值编码器记录机床位置的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中基准点设置完成后该机床的用户界面上显示一基准设置完成标志。
3.根据权利要求1所述的基于绝对值编码器记录机床位置的方法，其特征在于，所述的步骤(3)之前还有一步骤：
(3.0)所述的机床发生紧停时，所述的CNC控制系统须人工取消CNC数控系统紧停警报。
4.根据权利要求1所述的基于绝对值编码器记录机床位置的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中通过以下公式获取该机床的当前位置信息：
PG分频比＝电机分辨率(Pn212值)×4；
绝对值编码器位置＝(当前圈数－基准点时的圈数)×丝杠螺距/机械减速比+(当前不足一圈的脉冲数–基准点时不足一圈的脉冲数)×丝杠螺距/机械减速比/PG分频比；
当前机床位置＝基准点位置+绝对值编码器方向×编码器位置。
5.根据权利要求1所述的基于绝对值编码器记录机床位置的方法，其特征在于，所述的步骤(4)中的比较具体为：
重启或紧停后，所述的CNC数控系统获取该绝对值编码器当前运动的圈数和脉冲，从而计算出该机床重启时的实际位置信息，并与重启或紧停前控制系统中记录的当前位置信息相比较，将所得的差值与所述的阈值相比较，并根据比较结果的不同进行分别处理。
6.根据权利要求1所述的基于绝对值编码器记录机床位置的方法，其特征在于，所述的步骤(4)中的阈值由所述的CNC控制系统利用参数预先设定。
7.根据权利要求1所述的基于绝对值编码器记录机床位置的方法，其特征在于，所述的阈值为所述的机床紧停或重启时的允许移动量。
8.根据权利要求1所述的基于绝对值编码器记录机床位置的方法，其特征在于，所述的步骤(4)中的警告具体为：
所述的CNC数控系统通过用户界面给出警告提示，且其提示信息为黄色背景的文字，并不显示所述的基准设置完成标志并重新设置基准。
9.根据权利要求1所述的基于绝对值编码器记录机床位置的方法，其特征在于，所述的CNC控制系统可更新，且该CNC控制系统更新前将其预设的基准点导出到.dat文件中，该.dat文件的存储位置可选，且所述的CNC控制系统更新完成后通过该CNC数控系统中的一导入按钮，读取所述的.dat文件数据并获取原先设置的基准点数据。
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