CN107357262B - 基于运动控制的机械位移碰撞归零控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于运动控制的机械位移碰撞归零控制系统及方法，属一种机械运动控制方法；该控制系统中包括动作逻辑模块、输出执行模块、信号监控模块与信号检测模块，其中输出执行模块与信号监控模块均需要接入用于机械伺服控制的驱动器，用于向输出执行模块输出第一段速度动作指令；输出执行模块用于在收到第一段速度动作指令后，将其以脉冲形式发送至驱动器，由驱动器控制机械按相应的动作运行；通过以机械硬限位碰撞作为定位信号，使得控制系统能快速、准确地进行机械归零动作控制，并且因为采用碰撞的方式，能够彻底摒弃接近开关，进而可简化机械结构，亦可简化机械伺服系统安装与布设步骤，节约机械的生产与使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械运动控制方法，更具体的说，本发明主要涉及一种基于运动控制的机械位移碰撞归零控制系统及方法。
背景技术
随着自动化技术的不断发展，大部分机械均通过伺服技术进行自动化控制。目前，在机械伺服自动控制中的归零方法大多都是使用接近开关作为原点信号。但随着机械制作水平的提高，机械上面的轴数也越来越多，这样势必会增加接近开关的数量，进而增加伺服系统布设的工作量，增加机械生产和使用成本，不利于机械的美观与“瘦身”。并且对于一些较小的机械，接近开关的增多，也会严重影响机械的安装，因而有必要针对机械伺服控制中的归零方法做进一步的研究和改进。
发明内容
本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种基于运动控制的机械位移碰撞归零控制系统及方法，以期望解决现有技术中使用接近开关作为原点信号造成机械配件较多，不利于伺服系统布设，增加伺服机械的生产及使用成本，影响机械的安装等技术问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
本发明一方面提供了一种基于运动控制的机械位移碰撞归零控制系统，所述的系统包括：动作逻辑模块，接入信号检测模块，用于向输出执行模块输出第一段速度动作指令；输出执行模块，分别接入动作逻辑模块与驱动器，用于在收到第一段速度动作指令后，将其以脉冲形式发送至驱动器，由驱动器控制机械按相应的动作运行；信号监控模块，分别接入输出执行模块与驱动器，用于当机械碰撞到硬限位时，从驱动器中检测并采集第一次碰撞定位信号，并传输至信号检测模块；信号检测模块，接入信号监控模块，用于接收第一次碰撞定位信号，经过滤波处理后传输至动作逻辑模块；
所述动作逻辑模块还用于在接收到第一次碰撞定位信号后，向输出执行模块输出与第一段速度运行方向相反的第一特定距离的控制指令；然后再输出与第一段速度运行方向相同的第二段速度动作指令，并在机械第二次碰撞到硬限位时由信号监控模块从驱动器中采集第二次碰撞定位信号，通过信号检测模块传输至动作逻辑模块；最后由动作逻辑模块向输出执行模块输出与第二段速度运行方向相反的第二特定距离的控制指令，由驱动器控制机械运行相应的动作后，使机械归零完成。
作为优选，进一步的技术方案是：所述第二段速度小于第一段速度，且所述机械以第二段速度运行的距离小于以第一段速度运行的距离。
更进一步的技术方案是：机械以第二段速度运行的距离等于第一特定距离。
更进一步的技术方案是：所述第二特定距离小于第一特定距离。
本发明另一方面提供了一种基于运动控制的机械位移碰撞归零控制方法，所述的方法包括如下步骤：
步骤A、归零开始，控制系统控制机械以第一段速度运行；
步骤B、当机械碰撞到硬限位时，控制系统开始检测并采集第一次碰撞定位信号；在控制系统收到第一次碰撞定位信号后，控制机械以与第一段速度运行方向相反的方向，运行第一特定距离；
步骤C、控制系统控制机械以与第一段速度运行方向相同的方向，以第二段速度运行；
步骤D、当机械第二次碰撞到硬限位时，控制系统检测并采集第二次碰撞定位信号；在控制系统收到第二次碰撞定位信号后，控制机械以与第二段速度运行方向相反方向，运行第二特定距离；
步骤E、机械运行第二特定距离后，归零完成。
作为优选，进一步的技术方案是：所述控制系统检测并采集到的第一次碰撞定位信号与第二次碰撞定位信号后均首先进行滤波处理，再传输至控制系统中的相应功能模块中。
更进一步的技术方案是：所述第二段速度小于第一段速度，且所述机械以第二段速度运行的距离小于以第一段速度运行的距离。
更进一步的技术方案是：机械以第二段速度运行的距离等于第一特定距离。
更进一步的技术方案是：所述第二特定距离小于第一特定距离。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：通过以机械硬限位碰撞作为定位信号，使得控制系统能快速、准确地进行机械归零动作控制，并且因为采用碰撞的方式，能够彻底摒弃接近开关，进而可简化机械结构，亦可简化机械伺服系统安装与布设步骤，有效节约机械的生产与使用成本；同时本发明所提供的一种基于运动控制的机械位移碰撞归零控制系统及方法结构简单，可用于各类伺服机械的归零控制，应用范围广阔。
附图说明
图1为用于说明本发明一个实施例的控制方法逻辑流程图；
图2为用于说明本发明一个实施例的控制系统结构示意框图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。应当理解，此处所描述的具体实施实例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1所示，本发明的第一实施例是一种基于运动控制的机械位移碰撞归零控制方法，正如图中所示出的，该方法包括并优选按照如下步骤操作：
步骤S101、归零开始，在机械安装调试完毕后，控制系统控制机械以第一段速度运行，该第一段速度可在控制系统中根据实际的情况进行调整；一般而言，此段速度较快，以便于快速接触硬限位并发生碰撞，提高机械归零速度，减少归零时间；
步骤S102、当机械碰撞到硬限位时，控制系统开始检测并采集第一次碰撞定位信号；在本步骤中，为了避免第一碰撞定位信号中包含过多的干扰信号，从而影响控制系统进行伺服控制，因而在控制系统检测并采集到的第一次碰撞定位信号后，首先进行滤波处理，再传输至控制系统中的相应功能模块中；
步骤S103、步骤在控制系统收到第一次碰撞定位信号后，控制机械以与第一段速度运行方向相反的方向，运行第一特定距离；即在机械碰撞后立即以较快的速度后退第一特定距离；
步骤S104、控制系统控制机械以与第一段速度运行方向相同的方向，以第二段速度运行；
步骤S105、当机械第二次碰撞到硬限位时，控制系统检测并采集第二次碰撞定位信号；与上述步骤S102相类似，在本步骤，同样为了避免第二碰撞定位信号中包含过多的干扰信号，从而影响控制系统进行伺服控制，因而在控制系统检测并采集到的第二次碰撞定位信号后，首先进行滤波处理，再传输至控制系统中的相应功能模块中；
步骤S106、在控制系统收到第二次碰撞定位信号后，控制机械以与第二段速度运行方向相反方向，运行第二特定距离；即在第二次碰撞后立即以较快的速度后退运行第二特定距离；
步骤S107、机械运行第二特定距离后，归零完成。
基于上述的实施例，本发明可利利用普通编程技术(如：C、C++、汇编、PHP、ASP.NET、JSP、ASP、JAVA、Objective-C、Android、iOS等)，为控制系统对机械的运动控制提供了一种归零的控制方式，通过碰撞机械硬限位归零。
根据本发明的另一实施例，上述步骤中的第二段速度小于第一段速度；由于第二段速相对于第一段速较低，此次碰撞是定原点的一次关键碰撞，速度低有利于提高归零精度；并且一般而言，机械以第二段速度运行的距离小于应以第一段速度运行的距离；确切来说机械以第二段速度运行的距离应等于第一特定距离，该第一特定距离一般比较小，为系统中的固定值，不可配置，例如机械的行程是一圈360度的话，那么特定距离设置10度即可。
进一步的，上述的第二特定距离是机械归零前移动的最后一端距离，因而第二特定距离值一般也为固定值，并且通常需小于第一特定距离。
在本实施例中，通过以机械硬限位碰撞作为定位信号，使得控制系统能快速、准确地进行机械归零动作控制，并且因为采用碰撞的方式，能够彻底摒弃接近开关，进而可简化机械结构，亦可简化机械伺服系统安装与布设步骤，有效节约机械的生产与使用成本。
参考图2所示，本发明的第二实施例是一种基于运动控制的机械位移碰撞归零控制系统，正如图中所示出的，该控制系统中包括动作逻辑模块10、输出执行模块40、信号监控模块30与信号检测模块20，其中输出执行模块40与信号监控模块30均需要接入用于机械伺服控制的驱动器50，前述四个模块的基本功能与上述方法实施例中的步骤相类似，它们的具体连接关系及功能如下：
动作逻辑模块10，接入信号检测模块20，用于向输出执行模块40输出第一段速度动作指令；
输出执行模块40，分别接入动作逻辑模块10与驱动器50，用于在收到第一段速度动作指令后，将其以脉冲形式发送至驱动器50，由驱动器50控制机械按相应的动作运行；
信号监控模块30，分别接入输出执行模块40与驱动器50，用于当机械碰撞到硬限位时，从驱动器50中检测并采集第一次碰撞定位信号，并传输至信号检测模块20：
信号检测模块20，接入信号监控模块30，用于接收第一次碰撞定位信号，经过滤波处理后传输至动作逻辑模块10；
上述动作逻辑模块10还用于在接收到第一次碰撞定位信号后，向输出执行模块40输出与第一段速度运行方向相反的第一特定距离的控制指令；然后再输出与第一段速度运行方向相同的第二段速度动作指令，并在机械第二次碰撞到硬限位时由信号监控模块30从驱动器50中采集第二次碰撞定位信号，通过信号检测模块20传输至动作逻辑模块10；最后由动作逻辑模块10向输出执行模块40输出与第二段速度运行方向相反的第二特定距离的控制指令，由驱动器50控制机械运行相应的动作后，使机械归零完成。
与上述的实施例相同，上述第二段速度小于第一段速度，且机械以第二段速度运行的距离小于以第一段速度运行的距离。上述机械以第二段速度运行的距离等于第一特定距离；上述第二特定距离小于第一特定距离。
上述的各个模块为由计算机程序参与的包括中央处理器或单片机在内的功能模块，其具体的结构本领域技术人员可借助于本领域的常规手段加以实现，本发明的发明目的也不再于此，故对于上述模块的具体结构以及实现上述功能的原理不再详述。
除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (9)
1.一种基于运动控制的机械位移碰撞归零控制系统，其特征在于所述的系统包括：
动作逻辑模块，接入信号检测模块，用于向输出执行模块输出第一段速度动作指令；
输出执行模块，分别接入动作逻辑模块与驱动器，用于在收到第一段速度动作指令后，将其以脉冲形式发送至驱动器，由驱动器控制机械按相应的动作运行；
信号监控模块，分别接入输出执行模块与驱动器，用于当机械碰撞到硬限位时，从驱动器中检测并采集第一次碰撞定位信号，并传输至信号检测模块；
信号检测模块，接入信号监控模块，用于接收第一次碰撞定位信号，经过滤波处理后传输至动作逻辑模块；
所述动作逻辑模块还用于在接收到第一次碰撞定位信号后，向输出执行模块输出与第一段速度运行方向相反的第一特定距离的控制指令；然后再输出与第一段速度运行方向相同的第二段速度动作指令，并在机械第二次碰撞到硬限位时由信号监控模块从驱动器中采集第二次碰撞定位信号，通过信号检测模块传输至动作逻辑模块；最后由动作逻辑模块向输出执行模块输出与第二段速度运行方向相反的第二特定距离的控制指令，由驱动器控制机械运行相应的动作后，使机械归零完成。
2.根据权利要求1所述的基于运动控制的机械位移碰撞归零控制系统，其特征在于：所述第二段速度小于第一段速度，且所述机械以第二段速度运行的距离小于以第一段速度运行的距离。
3.根据权利要求1或2所述的基于运动控制的机械位移碰撞归零控制系统，其特征在于：所述机械以第二段速度运行的距离等于第一特定距离。
4.根据权利要求3所述的基于运动控制的机械位移碰撞归零控制系统，其特征在于：所述第二特定距离小于第一特定距离。
5.一种基于运动控制的机械位移碰撞归零控制方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：
步骤A、归零开始，控制系统控制机械以第一段速度运行；
步骤B、当机械碰撞到硬限位时，控制系统开始检测并采集第一次碰撞定位信号；在控制系统收到第一次碰撞定位信号后，控制机械以与第一段速度运行方向相反的方向，运行第一特定距离；
步骤C、控制系统控制机械以与第一段速度运行方向相同的方向，以第二段速度运行；
步骤D、当机械第二次碰撞到硬限位时，控制系统检测并采集第二次碰撞定位信号；在控制系统收到第二次碰撞定位信号后，控制机械以与第二段速度运行方向相反方向，运行第二特定距离；
步骤E、机械运行第二特定距离后，归零完成。
6.根据权利要求5所述的基于运动控制的机械位移碰撞归零控制方法，其特征在于：所述控制系统检测并采集到的第一次碰撞定位信号与第二次碰撞定位信号后均首先进行滤波处理，再传输至控制系统中的相应功能模块中。
7.根据权利要求5或6所述的基于运动控制的机械位移碰撞归零控制方法，其特征在于：所述第二段速度小于第一段速度，且所述机械以第二段速度运行的距离小于以第一段速度运行的距离。
8.根据权利要求7所述的基于运动控制的机械位移碰撞归零控制方法，其特征在于：所述机械以第二段速度运行的距离等于第一特定距离。
9.根据权利要求8所述的基于运动控制的机械位移碰撞归零控制方法，其特征在于：所述第二特定距离小于第一特定距离。
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