CN107186710A - 一种机械手精确快速回原的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机械手精确快速回原的方法,触块匀速从正向或者负向通过原点开关，在检测到原点开关信号时，触块继续运行一段距离dp1，到达反馈位置P1；触块继续匀速前行，待触块边沿离开原点开关后，继续运行一段距离dp2，到达反馈位置P2；触块反向以相同速度匀速通过原点开关，得到相应的反馈位置P3、P4；记录触块最后停止时的反馈位置P5及Z偏差Z5；以P1、P2、P3、P4的平均值P0作为原点参考值；根据整圈Z脉冲数C，反馈位置P5及Z偏差Z5，计算P0处的Z偏差Z0；计算反馈位置P5到真实原点P00的位移，机械手根据此位移返回原点。本发明进一步提高了机械手回原的精准度、重复定位精度及找回速度。
Description
技术领域
本发明涉及数控机床控制技术领域，具体涉及一种机械手精确快速回原的方法。
背景技术
现有技术中机械手回原点的一种方法是伺服电机寻找原点，当碰到原点开关时，马上减速停止，并以此点为原点。这种回原点的方法无论是选择机械式的接近开关，还是光感应开关，回原的精度都不高，受温度、噪音、粉尘、电源波动等等的影响，信号的反应时间每次都会有差别，再加上从回原点的高速突然减速停止过程，就算排除机械原因，每次回的原点差别都在丝级以上。另一种回原点的方法是直接寻找编码器的Z相信号，当有Z相信号时，马上减速停止。这种回原方法一般只应用在旋转轴，且回原速度不高，精度也不高。
应用在数控机床上比较精准的回原方法是：1)电机先以第一段高速去找原点开关；2)有原点开关信号时，电机马上以第二段速度寻找电机的Z相信号，第一个Z相信号一定是在原点档块上；3)找到第一个Z相信号后，此时有两种方式：一种是档块前回原点，一种是档块后回原点(档块前回原点较安全，欧系多用，档块后回原点工作行程会较长，日系多用)。以档块后回原为例，找到档块上第一个Z相信号后，电机会继续往同一方向转动寻找脱离档块后的第一个Z相信号。一般这就算真正原点，但因为有时会出现此点正好在原点档块动作的中间状态，易发生误动作，且再加上其它工艺需求，可再设定一偏移量；此时，这点才是真正的机械原点。这种回原方法较精准，且重复回原精度较高。
发明内容
为了进一步提高机械手回原方法的精准度、重复定位精度以及找回速度，本申请通过提供一种机械手精确快速回原的方法。
本申请采用以下技术方案予以实现：一种机械手精确快速回原的方法，包括如下步骤：
S1：设原点开关的真实原点位置为P00，原点开关长度为2P0，触块长度为PK，触块匀速从正向或者负向通过原点开关，在检测到原点开关信号时，触块继续运行一段距离dp1，到达反馈位置P1，此时CPU收到原点开关信号开始处理，P1＝P00-P0+dp1；
S2：触块继续匀速前行，待触块边沿离开原点开关后，继续运行一段距离dp2，到达反馈位置P2，此时CPU收到已检测不到原点开关的信号开始处理，P2＝P00+P0+dp2+PK；
S3：触块反向以相同速度匀速通过原点开关，在检测到原点开关信号时，触块继续运行一段距离dP3，到达反馈位置P3，此时CPU收到原点开关信号开始处理，P3＝P00+P0-dP3；
S4：触块继续匀速前行，待触块边沿离开原点开关后，继续运行一段距离dp4，到达反馈位置P4，此时CPU收到已检测不到原点开关的信号开始处理，P4＝P00-P0-dp4-PK；
S5：记录触块最后停止时的反馈位置P5以及Z偏差Z5；
S6：以P1、P2、P3、P4的平均值P0作为原点参考值，
S7：根据整圈Z脉冲数C，反馈位置P5以及Z偏差Z5，计算P0处的Z偏差Z0；
S8：计算反馈位置P5到真实原点P00的位移，机械手根据此位移返回原点。
对于一台机器，其开始的方向确定后，每次开机重找原点的过程都需要以相同的方向开始找原点，以便于步骤S6中原点参考值P0的计算。
进一步地，步骤S7中Z偏差Z0的计算方法具体为：
计算反馈位置P5到P0处运动的整圈数余数为K，如果K≤Z5，则Z0＝Z5-K，如果K>Z5，则Z0＝Z5+C-K。
进一步地，步骤S8中计算反馈位置P5到真实原点P00的位移为P0-P5+DZ0，式中，偏差DZ0的具体计算方法为：将Z0与第一次开机找原点时记录的位置P00做差得到DZ，如果DZ小于等于半圈，则偏差DZ0＝DZ，如果DZ大于半圈，则偏差DZ0＝DZ-C。
与现有技术相比，本申请提供的技术方案，具有的技术效果或优点是：进一步提高机械手回原方法的精准度、重复定位精度以及找回速度，与背景技术中的第三种方法相比，本发明由于不需要爬行，可以更快的找到原点；特别的，该方发更加适用于减速比大的机型上面。由于减速比很大，原点开关本身有一定的宽度，导致走完一个原点开关，电机实际已经运动了好几圈，出现了多个Z信号。如果由于电机的安装，导致Z信号恰好与原点开关边沿贴近，可能存在的情况就是，某一次开机找原点时，过了这个边沿Z信号，才收到原点开关信号，而另一次则没过这个边沿Z信号，就收到了原点开关信号，导致找到的原点与前一次的相差一圈。为此，需要重新安装电机以避免Z信号与原点边沿过于接近。而本发明与该Z信号没有关系，因此不需要进行电机的重新安装。
附图说明
图1为本发明的方法示意图。
具体实施方式
为了进一步提高机械手回原方法的精准度、重复定位精度以及找回速度，本申请通过提供一种机械手精确快速回原的方法。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式，对上述技术方案进行详细的说明。
实施例
一种机械手精确快速回原的方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1：设原点开关的真实原点位置为P00，原点开关长度为2P0，触块长度为PK，触块匀速从正向或者负向通过原点开关，在检测到原点开关信号时，触块继续运行一段距离dp1，到达反馈位置P1，此时CPU收到原点开关信号开始处理，P1＝P00-P0+dp1；
对于一台机器，其开始的方向确定后，每次开机重找原点的过程都需要以相同的方向开始找原点，以便于步骤S6中原点参考值P0的计算。
S2：触块继续匀速前行，待触块边沿离开原点开关后，继续运行一段距离dp2，到达反馈位置P2，此时CPU收到已检测不到原点开关的信号开始处理，P2＝P00+P0+dp2+PK；
S3：触块反向以相同速度匀速通过原点开关，在检测到原点开关信号时，触块继续运行一段距离dP3，到达反馈位置P3，此时CPU收到原点开关信号开始处理，P3＝P00+P0-dP3；
S4：触块继续匀速前行，待触块边沿离开原点开关后，继续运行一段距离dp4，到达反馈位置P4，此时CPU收到已检测不到原点开关的信号开始处理，P4＝P00-P0-dp4-PK；
S5：记录触块最后停止时的反馈位置P5以及Z偏差Z5；
本实施例中采用ABZ光电编码器，电机每转一圈会触发一个Z脉冲，触发的同时系统会记录一个当前的反馈脉冲值；Z偏差表示的是当前位置的反馈脉冲值与前一次记录的Z脉冲触发时的反馈脉冲值的偏差。
S6：以P1、P2、P3、P4的平均值P0作为原点参考值，
S7：根据整圈Z脉冲数C，反馈位置P5以及Z偏差Z5，计算P0处的Z偏差Z0；
即：计算反馈位置P5到P0处运动的整圈数余数为K，如果K≤Z5，则Z0＝Z5-K，如果K>Z5，则Z0＝Z5+C-K。
S8：计算反馈位置P5到真实原点P00的位移，机械手根据此位移返回原点。
反馈位置P5到真实原点P00的位移为P0-P5+DZ0，式中，偏差DZ0的具体计算方法为：将Z0与第一次开机找原点时记录的位置P00做差得到DZ，如果DZ小于等于半圈，则偏差DZ0＝DZ，如果DZ大于半圈，则偏差DZ0＝DZ-C。
举例说明：真实原点P00与原点参考值P00的差值为：
dPx由同一原点开关在前后两端接近、离开检测的响应时间Trx，及系统检测延时Tsx，及找原点时的速度Vo决定，对于差一点的近接开关，其响应频率可达100Hz，好一点的可达2000Hz，假设采用100Hz的近接开关，则响应时间极端情况为10ms，系统延时极端情况可以取值5ms，假定每转脉冲数为10000，额定转速为3000RPM，找原点速度为100％，则极端条件下的差值为：
即极端情况下，找到的中心点(即原点参考值)与实际中心点(即真实原点)相差375个脉冲。
由于第一次找原点的时候，也存在类似的偏差，所以第一次记录下来的中心点位置，与本次记录的偏差位置，极端情况下可以相差375-(-375)＝750个脉冲。
第一次记录的原点单圈位置为Zs0，本次找到中心位置的单圈位置为Zsx：
1、如果两者相差在±750之内，则直接取Δ＝Zs0-Zsc作为当前中心点与实际中心点的偏差，补走这个位置即可到达原点。
2、如果Δ-C>-750(其必定小于C)，则以Δ-C作为偏差，如果Δ-C<750(其必定大于-C)，也以Δ-C作为偏差。
3、如果不是上述情况，则可以判断是联动机构发生了滑动，需要进行重新找原点动作，则报警，之后按照第一次找原点的操作进行即可。
本申请的上述实施例中，通过提供一种机械手精确快速回原的方法，触块匀速从正向或者负向通过原点开关，在检测到原点开关信号时，触块继续运行一段距离dp1，到达反馈位置P1；触块继续匀速前行，待触块边沿离开原点开关后，继续运行一段距离dp2，到达反馈位置P2；触块反向以相同速度匀速通过原点开关，得到相应的反馈位置P3、P4；记录触块最后停止时的反馈位置P5及Z偏差Z5；以P1、P2、P3、P4的平均值P0作为原点参考值；根据整圈Z脉冲数C，反馈位置P5及Z偏差Z5，计算P0处的Z偏差Z0；计算反馈位置P5到真实原点P00的位移，机械手根据此位移返回原点。本发明进一步提高了机械手回原的精准度、重复定位精度及找回速度。
应当指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改性、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种机械手精确快速回原的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：设原点开关的真实原点位置为P00，原点开关长度为2P0，触块长度为PK，触块匀速从正向或者负向通过原点开关，在检测到原点开关信号时，触块继续运行一段距离dp1，到达反馈位置P1，此时CPU收到原点开关信号开始处理，P1＝P00-P0+dp1；
S2：触块继续匀速前行，待触块边沿离开原点开关后，继续运行一段距离dp2，到达反馈位置P2，此时CPU收到已检测不到原点开关的信号开始处理，P2＝P00+P0+dp2+PK；
S3：触块反向以相同速度匀速通过原点开关，在检测到原点开关信号时，触块继续运行一段距离dP3，到达反馈位置P3，此时CPU收到原点开关信号开始处理，P3＝P00+P0-dP3；
S4：触块继续匀速前行，待触块边沿离开原点开关后，继续运行一段距离dp4，到达反馈位置P4，此时CPU收到已检测不到原点开关的信号开始处理，P4＝P00-P0-dp4-PK；
S5：记录触块最后停止时的反馈位置P5以及Z偏差Z5；
S6：以P1、P2、P3、P4的平均值P0作为原点参考值，
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</mrow>
S7：根据整圈Z脉冲数C，反馈位置P5以及Z偏差Z5，计算P0处的Z偏差Z0；
S8：计算反馈位置P5到真实原点P00的位移，机械手根据此位移返回原点。
2.根据权利要求1所述的机械手精确快速回原的方法，其特征在于，步骤S7中Z偏差Z0的计算方法具体为：
计算反馈位置P5到P0处运动的整圈数余数为K，如果K≤Z5，则Z0＝Z5-K，如果K>Z5，则Z0＝Z5+C-K。
3.根据权利要求1所述的机械手精确快速回原的方法，其特征在于，步骤S8中计算反馈位置P5到真实原点P00的位移为P0-P5+DZ0，式中，偏差DZ0的具体计算方法为：将Z0与第一次开机找原点时记录的位置P00做差得到DZ，如果DZ小于等于半圈，则偏差DZ0＝DZ，如果DZ大于半圈，则偏差DZ0＝DZ-C。
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Denomination of invention: A method of precise and fast return of manipulator Effective date of registration: 20201221 Granted publication date: 20200407 Pledgee: Shenzhen hi tech investment small loan Co.,Ltd. Pledgor: Shenzhen Huacheng Industrial Control Co., Ltd Registration number: Y2020980009637 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Date of cancellation: 20220415 Granted publication date: 20200407 Pledgee: Shenzhen hi tech investment small loan Co.,Ltd. Pledgor: Shenzhen Huacheng Industrial Control Co.,Ltd. Registration number: Y2020980009637 |