CN108994731B - 一种石材弧面打磨控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种石材弧面打磨控制系统，包括主控模块、通信调度模块、纵移协控模块、位移控制模块、石材位控制模块和位移反馈模块；其中：主控模块作为通信主控完成任务调度；通信调度模块与外部系统通信，并完成通信过程中的电平转换；位移控制模块根据压力传感器的读值和主控指令，控制石材弧形面打磨系统中的横移轮电机启停和打磨电机启停；纵移协控模块根据微动开关反馈电平和纵移启停信号，控制石材弧形面打磨系统中的底电机启停。本发明通过合理的模块功能划分，能有效确保控制顺畅，不仅综合考虑了控制过程的信号量、控制复杂度以及可能的通信干扰，还考虑到计算性能的划分，避免较复杂计算的性能消耗对部件控制造成影响。

Description

一种石材弧面打磨控制系统
技术领域
本发明涉及一种石材弧面打磨控制系统。
背景技术
石材在加工过程中需要进行打磨，有时候需要打磨的面为弧形面甚至球型面，对于弧形打磨而言，一般的操作方式都是转动石材本身，使得打磨面转动位置，而磨石的位置相对固定，但这种方式一来不方便自动化操作，二来转动石材本身很容易对石材造成损坏。
为解决上述问题，本公司设计了如图2所示的一种石材弧形面打磨系统(已另外申请专利)，然而该石材弧形面打磨系统初设计完成，由于涉及多个机构协调控制，现有技术中对于如何区分模块功能以确保控制顺畅达到预期效果并没有提供启示。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种石材弧面打磨控制系统，该石材弧面打磨控制系统通过合理的模块功能划分，能有效确保控制顺畅。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种石材弧面打磨控制系统，包括主控模块、通信调度模块、纵移协控模块、位移控制模块、石材位控制模块和位移反馈模块；其中：
主控模块作为通信主控完成任务调度；
通信调度模块与外部系统通信，并完成通信过程中的电平转换；
位移控制模块根据压力传感器的读值和主控指令，控制石材弧形面打磨系统中的横移轮电机启停和打磨电机启停；
纵移协控模块根据微动开关反馈电平和纵移启停信号，控制石材弧形面打磨系统中的底电机启停；
石材位控制模块根据移动箱的位置和主控指令，通过控制横移电机和工作台舵机，对工作台的横向位移量和水平转动量进行控制；
位移反馈模块实时接收位移传感器的距离读值进行叠加计算获取移动箱的位置，同时通过获取压力传感器的读值，将移动箱的位置和压力传感器的读值发送至主控模块。
所述石材位控制模块对横移电机的控制采用PWM电平的方式。
所述石材位控制模块对工作台舵机的控制采用发送目标角度值的方式。
所述主控模块和通信调度模块之间接有协调模块，协调模块用于缓存通信数据，并将通信数据中的纵移启停信号发送至纵移协控模块。
所述主控模块还独立通信连接有弧度量计算模块，弧度量计算模块根据接收到的通信数据计算工作台的横向位移量和水平转动量相对于移动箱的位置的关系参数。
所述石材位控制模块的控制采用PI控制算法。
所述石材位控制模块接收的主控指令中包含工作台的横向位移量和水平转动量相对于移动箱的位置的关系参数，根据关系参数，从移动箱的位置计算预期的工作台的横向位移量和水平转动量。
所述主控模块采用STM32F4系列微控制器，通信调度模块采用MCP2510为核心控制器，位移控制模块、纵移协控模块、石材位控制模块和位移反馈模块均采用STM32F1系列微控制器。
本发明的有益效果在于：通过合理的模块功能划分，能有效确保控制顺畅，不仅综合考虑了控制过程的信号量、控制复杂度以及可能的通信干扰，还考虑到计算性能的划分，避免较复杂计算的性能消耗对部件控制造成影响。
附图说明
图1是本发明的连接示意图；
图2是本发明的目标应用的结构示意图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示一种石材弧面打磨控制系统，包括主控模块、通信调度模块、纵移协控模块、位移控制模块、石材位控制模块和位移反馈模块；其中：
主控模块作为通信主控完成任务调度；
通信调度模块与外部系统通信，并完成通信过程中的电平转换；
位移控制模块根据压力传感器的读值和主控指令，控制石材弧形面打磨系统中的横移轮电机启停和打磨电机启停；
纵移协控模块根据微动开关反馈电平和纵移启停信号，控制石材弧形面打磨系统中的底电机启停；
石材位控制模块根据移动箱的位置和主控指令，通过控制横移电机和工作台舵机，对工作台的横向位移量和水平转动量进行控制；
位移反馈模块实时接收位移传感器的距离读值进行叠加计算获取移动箱的位置，同时通过获取压力传感器的读值，将移动箱的位置和压力传感器的读值发送至主控模块。
所述石材位控制模块对横移电机的控制采用PWM电平的方式。
所述石材位控制模块对工作台舵机的控制采用发送目标角度值的方式。
所述主控模块和通信调度模块之间接有协调模块，协调模块用于缓存通信数据，并将通信数据中的纵移启停信号发送至纵移协控模块。
所述主控模块还独立通信连接有弧度量计算模块，弧度量计算模块根据接收到的通信数据计算工作台的横向位移量和水平转动量相对于移动箱的位置的关系参数。
所述石材位控制模块的控制采用PI控制算法。
所述石材位控制模块接收的主控指令中包含工作台的横向位移量和水平转动量相对于移动箱的位置的关系参数，根据关系参数，从移动箱的位置计算预期的工作台的横向位移量和水平转动量。
所述主控模块采用STM32F4系列微控制器，通信调度模块采用MCP2510为核心控制器，位移控制模块、纵移协控模块、石材位控制模块和位移反馈模块均采用STM32F1系列微控制器。
一般而言，待加工弧形面的弧度会与弧形上导轨(磨石行经轨迹)的弧度有所不同，作为导轨并不能任意变换形状，此时就需要通过调整控制量，使得石材所在的工作台位置对应磨石位置而移动，具体的，待加工弧形面的弧度大于上导轨的弧度则工作台的位移速度要快于磨石移动速度，反之如待加工弧形面的弧度小于上导轨的弧度则工作台的位移速度要慢于磨石移动速度。
具体体现在系统中，则是工作台的横向位移量需要根据加工弧形面的弧度和弧形上导轨的弧度，而对应于磨石的位置，磨石的位置由移动箱的位置直接确定，因此实际控制中可采用传感器获取移动箱的位置，用公式表示即为：
Y＝W*△X
其中，Y为工作台的横向位移量，W为关系参数(由弧度量计算模块计算得到)，△X为移动箱的位置在从上一周期到当前周期的时长间隔中移动箱的位置的差值。
由此来看，石材位控制模块直接接收位移传感器的距离读值似乎更为合理，但是，计算差值所消耗的时间，远小于收发一个数据所消耗的时间，而且主控模块可能不定时的需要获取移动箱的位置，如果位移反馈模块直接发送位移传感器的距离读值则意味着主控模块必须在RAM中存放移动箱的位置数据，并在每一次接收位移传感器的距离读值时叠加更新移动箱的位置数据，很显然这有更大的可能影响到整体的顺畅，因此作为综合考虑，在位移反馈模块和石材位控制模块中分别进行叠加计算和差值计算是整体更优的选择。
球型面是弧形面的一种特殊情况，通过在加工过程中水平转动石材弧形面，即可得到球型面的加工结果，但是具体的工作台水平转动量却可以基于加工方案不同而进行灵活调整，并不存在必然的唯一方案，因此可根据实际选择计算工作台水平转动量相对于移动箱的位置的关系参数计算方案，在极端情况下可采用移动箱的位置从一端到另一端之后，工作台水平转动13°(取一个不可被360°整除的数值)。

Claims (8)

1.一种石材弧面打磨控制系统，包括主控模块、通信调度模块、纵移协控模块、位移控制模块、石材位控制模块和位移反馈模块，其特征在于：其中：
主控模块作为通信主控完成任务调度；
通信调度模块与外部系统通信，并完成通信过程中的电平转换；
位移控制模块根据压力传感器的读值和主控指令，控制石材弧形面打磨系统中的横移轮电机启停和打磨电机启停；
纵移协控模块根据微动开关反馈电平和纵移启停信号，控制石材弧形面打磨系统中的底电机启停；
石材位控制模块根据移动箱的位置和主控指令，通过控制横移电机和工作台舵机，对工作台的横向位移量和水平转动量进行控制；
位移反馈模块实时接收位移传感器的距离读值进行叠加计算获取移动箱的位置，同时通过获取压力传感器的读值，将移动箱的位置和压力传感器的读值发送至主控模块；
所述工作台的横向位移量的计算公式为：
Y＝W*△X
其中，Y为工作台的横向位移量，W为关系参数，△X为移动箱的位置在从上一周期到当前周期的时长间隔中移动箱的位置的差值。
2.如权利要求1所述的石材弧面打磨控制系统，其特征在于：所述石材位控制模块对横移电机的控制采用PWM电平的方式。
3.如权利要求1所述的石材弧面打磨控制系统，其特征在于：所述石材位控制模块对工作台舵机的控制采用发送目标角度值的方式。
4.如权利要求1所述的石材弧面打磨控制系统，其特征在于：所述主控模块和通信调度模块之间接有协调模块，协调模块用于缓存通信数据，并将通信数据中的纵移启停信号发送至纵移协控模块。
5.如权利要求1所述的石材弧面打磨控制系统，其特征在于：所述主控模块还独立通信连接有弧度量计算模块，弧度量计算模块根据接收到的通信数据计算工作台的横向位移量和水平转动量相对于移动箱的位置的关系参数。
6.如权利要求1所述的石材弧面打磨控制系统，其特征在于：所述石材位控制模块的控制采用PI控制算法。
7.如权利要求1所述的石材弧面打磨控制系统，其特征在于：所述石材位控制模块接收的主控指令中包含工作台的横向位移量和水平转动量相对于移动箱的位置的关系参数。
8.如权利要求1所述的石材弧面打磨控制系统，其特征在于：所述主控模块采用STM32F4系列微控制器，通信调度模块采用MCP2510为核心控制器，位移控制模块、纵移协控模块、石材位控制模块和位移反馈模块均采用STM32F1系列微控制器。
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