CN109144120A - 一种主轴转速控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主轴转速控制方法及装置，涉及通信控制技术领域，该主轴转速控制方法包括：采集主轴的转速信号以及温度信号并分别对所述转速信号以及温度信号进行处理；根据处理后的所述转速信号以及温度信号确认主轴的当前转速数据以及当前温度数据，并将所述当前转速数据以及当前温度数据分别与对应预设的转速标准数据或温度标准数据进行比对，并根据比对的结果将生成的对应控制信号输出以执行对应的控制操作。所述主轴转速控制方法对主轴的转速进行实时简单的闭环转速控制，可以有效保持主轴在工作温度正常的情况下以稳定的转速正常运转，提高了产品加工的稳定性。

Description

一种主轴转速控制方法及装置

技术领域

本发明涉及通信控制技术领域，尤其涉及一种主轴转速控制方法及装置。

背景技术

在数控机床进行机械加工过程中，主轴是线路板加工和玻璃磨削、雕铣等数控加工的重要功能部件。而在线路板的机械成型加工的中，主轴转速对产品的成型质量有着较大的影响，主轴在加工过程中由于负载的变化容易导致转速的下降，在高负载的加工条件下，转速的降低会影响加工品质导致加工板边不光滑和尺寸的超差，对于深控的加工会影响深度的控制。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的数控系统只有一个监控系统对主轴转速进行监控，而没有对主轴转速没有进行闭环控制，导致出现主轴转速失控产品良率下降。

发明内容

为了克服现有技术中相关产品的不足，本发明提出一种主轴转速控制方法及装置，解决因主轴转速失控而使产品良率下降的问题。

本发明提供了一种主轴转速控制方法，包括：采集主轴的转速信号以及温度信号并分别对所述转速信号以及温度信号进行处理；根据处理后的所述转速信号以及温度信号确认主轴的当前转速数据以及当前温度数据，并将所述当前转速数据以及当前温度数据分别与对应预设的转速标准数据或温度标准数据进行比对，并根据比对的结果将生成的对应控制信号输出以执行对应的控制操作。

作为本发明的进一步改进，所述采集主轴的转速信号以及温度信号并分别对所述转速信号以及温度信号进行处理包括：采集主轴运转时产生的转速信号，所述转速信号为脉冲信号，将所述脉冲信号进行滤波以及整形处理；采集主轴运转时所述主轴的温度信号，将温度信号由模拟信号转换成对应的数字信号。

作为本发明的进一步改进，所述将所述当前转速数据以及当前温度数据分别与对应预设的转速标准数据或温度标准数据进行比对，并根据比对的结果将生成的对应控制信号输出以执行对应的控制操作具体包括：将所述当前温度数据与预设的温度标准数据进行比对，并在所述当前温度数据超过所述预设的温度标准数据时，生成报警控制信号以及转速控制信号；将所述当前转速数据与预设的转速标准数据进行比对，并在所述当前转速数据与所述预设的转速标准数据不匹配时，生成转速控制信号。

作为本发明的进一步改进，在将所述当前转速数据以及当前温度数据分别与对应预设的转速标准数据或温度标准数据进行比对之前，所述方法还包括：与上位机进行数据交互，从所述上位机获取预设的转速标准数据或温度标准数据。

作为本发明的进一步改进，所述方法还包括：将所述生成的报警控制信号发送给所述上位机进行报警提醒，以及将所述转速控制信号进行数模转换后输出到变频器进行转速控制。

本发明提供了一种主轴转速控制装置，包括：信号采集模块，用于分别采集主轴的转速信号以及温度信号；信号处理模块，用于对接收的相应信号进行滤波、整形、模数转换或数模转换后输出；数据处理模块，用于根据处理后的所述转速信号以及温度信号确认主轴的当前转速数据以及当前温度数据，并将所述当前转速数据以及当前温度数据分别与对应预设的转速标准数据或温度标准数据进行比对，并根据比对的结果将生成的对应控制信号输出以执行对应的控制操作。

作为本发明的进一步改进，所述信号采集模块包括：转速信号采集单元，用于采集主轴运转时产生的转速信号，所述转速信号为脉冲信号；温度采集单元，用于采集主轴运转时所述主轴的温度信号。

作为本发明的进一步改进，所述信号处理模块包括：模数转换单元，用于将接收的温度信号由模拟信号转换成对应的数字信号并输入到所述数据处理模块；转速信号处理单元，用于将接收的脉冲信号进行滤波以及整形处理并输入到所述数据处理模块；数模转换单元，用于将从所述数据处理模块接收的控制信号由数字信号转换成模拟信号并输出到变频器。

作为本发明的进一步改进，所述数据处理模块包括：比对单元，用于根据处理后的所述转速信号以及温度信号确认主轴的当前转速数据以及当前温度数据，并将所述当前转速数据以及当前温度数据分别与对应预设的转速标准数据或温度标准数据进行比对，并根据比对的结果生成对应的控制信号，所述控制信号包括报警控制信号以及转速控制信号，其中所述转速控制信号输出到所述信号处理模块；通信单元，用于与上位机进行数据交互，从所述上位机获取预设的转速标准数据或温度标准数据，以及将所述比对单元生成的报警控制信号发送给所述上位机进行报警提醒。

作为本发明的进一步改进，所述比对单元具体用于：将所述当前温度数据与预设的温度标准数据进行比对，并在所述当前温度数据超过所述预设的温度标准数据时，生成报警控制信号以及转速控制信号；将所述当前转速数据与预设的转速标准数据进行比对，并在所述当前转速数据与所述预设的转速标准数据不匹配时，生成转速控制信号。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

所述主轴转速控制方法通过先后对主轴的温度信号以及转速信号进行采集，在对所述信号进行相应处理后得到主轴的当前转速数据以及当前温度数据，并和从上位机获取的预设的转速标准数据或温度标准数据进行比对，并根据比对的结果对主轴的转速进行实时简单的闭环转速控制，可以有效保持主轴在工作温度正常的情况下以稳定的转速正常运转，提高了产品加工的稳定性以及产品的良率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述主轴转速控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例所述主轴转速控制方法的另一流程示意图；

图3为本发明实施例所述主轴转速控制主轴的原理结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,附图中给出了本发明的较佳实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参阅图1所示，为本发明实施例所述主轴转速控制方法的流程示意图，所述主轴转速控制方法包括如下步骤：

S101：采集主轴的转速信号以及温度信号并分别对所述转速信号以及温度信号进行处理。

所述主轴每运转一周会产生对应的脉冲信号，本发明实施例采集主轴运转时产生的所述脉冲信号，将所述脉冲信号进行滤波以及整形处理，具体的，在对所述脉冲信号进行RC滤波之后，通过施密特触发器对所述脉冲信号进行整形成标准方波信号后输入；

本发明实施例采集主轴运转时所述主轴的温度信号，将温度信号由模拟信号转换成对应的数字信号，在本发明实施例中，通过温度传感器采集主轴运转时周围的温度信号，所述温度传感器包括正温度系数热敏电阻等。

S102：根据处理后的所述转速信号以及温度信号确认主轴的当前转速数据以及当前温度数据，并将所述当前转速数据以及当前温度数据分别与对应预设的转速标准数据或温度标准数据进行比对，并根据比对的结果将生成的对应控制信号输出以执行对应的控制操作。

可选的，在上述步骤的基础上，参阅图2所示，为本发明实施例所述主轴转速控制方法的另一流程示意图，本发明实施例进一步包括如下步骤：

S201：与上位机进行数据交互，从所述上位机获取预设的转速标准数据或温度标准数据。

S202：将所述当前温度数据与预设的温度标准数据进行比对，并在所述当前温度数据超过所述预设的温度标准数据时，生成报警控制信号以及转速控制信号。

S203：将所述当前转速数据与预设的转速标准数据进行比对，并在所述当前转速数据与所述预设的转速标准数据不匹配时，生成转速控制信号。

S204：将所述生成的报警控制信号发送给所述上位机进行报警提醒，以及将所述转速控制信号进行数模转换后输出到变频器进行转速控制。

在本发明实施例中，所述上位机将通过串口通信将所述转速标准数据以及温度标准数据发送给FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)，本发明实施例通过所述FPGA分别对获取的主轴的当前转速数据以及当前温度数据分别与对应预设的转速标准数据或温度标准数据进行比对，并根据比对的结果将生成的对应控制信号输出以执行对应的控制操作，具体的：

本发明实施例首先通过所述FPGA将所述当前温度数据与预设的温度标准数据进行比对，若所述当前温度数据不超过预设的所述温度标准数据，则所述FPGA继续执行对当前转速数据的比对；

若所述当前温度数据超过所述预设的温度标准数据时，即主轴的线圈温度超出了正常运转的温度范围，则生成报警控制信号以及转速控制信号，其中所述报警控制信号通过串口通信传输给所述上位机，所述上位机响应所述报警控制信号进行报警提醒，用以提示操作人员，可以提高机器运转的安全性，所述上位机报警提醒的方式包括如下至少一种：灯光闪烁、蜂鸣以及屏幕弹窗。

在当前温度数据不超过预设的所述温度标准数据时，所述FPGA继续将所述当前转速数据与预设的转速标准数据进行比对，若所述当前转速数据与预设的转速标准数据匹配，则继续对主轴实施上述步骤S101进行对主轴转速和温度的检测；若所述当前转速数据与预设的转速标准数据不匹配，即主轴的转速失常，则对应生成转速控制信号；

所述转速控制信号则经过数模转换后输出到变频器，通过所述变频器对主轴进行转速控制，包括对主轴进行减速、停止或增速，使所述主轴在工作温度正常的情况下其转速与转速标准数据匹配，保持主轴以稳定的转速正常运转。

在本发明实施例中，所述主轴转速控制方法通过先后对主轴的温度信号以及转速信号进行采集，在对所述信号进行相应处理后得到主轴的当前转速数据以及当前温度数据，并和从上位机获取的预设的转速标准数据或温度标准数据进行比对，并根据比对的结果对主轴的转速进行实时简单的闭环转速控制，可以有效保持主轴在工作温度正常的情况下以稳定的转速正常运转，提高了产品加工的稳定性以及产品的良率。

参阅图3所示，为本发明实施例所述主轴转速控制装置100的原理结构示意图，所述主轴转速控制装置100应用于上述主轴转速控制方法，包括信号采集模块1、信号处理模块2以及数据处理模块3。

所述信号采集模块1用于分别采集主轴的转速信号以及温度信号；所述信号采集模块1包括转速信号采集单元11以及温度采集单元12。

所述转速信号采集单元11用于采集主轴运转时产生的转速信号，所述转速信号为脉冲信号；所述温度采集单元12用于采集主轴运转时所述主轴的温度信号。

所述信号处理模块2用于对接收的相应信号进行滤波、整形、模数转换或数模转换后输出；所述信号处理模块2包括模数转换单元21、转速信号处理单元22以及数模转换单元23；所述模数转换单元21用于将接收的温度信号由模拟信号转换成对应的数字信号并输入到所述数据处理模块3；所述转速信号处理单元22用于将接收的脉冲信号进行滤波以及整形处理并输入到所述数据处理模块3；所述数模转换单元23用于将从所述数据处理模块3接收的控制信号由数字信号转换成模拟信号并输出到变频器。

所述数据处理模块3用于根据处理后的所述转速信号以及温度信号确认主轴的当前转速数据以及当前温度数据，并将所述当前转速数据以及当前温度数据分别与对应预设的转速标准数据或温度标准数据进行比对，并根据比对的结果将生成的对应控制信号输出以执行对应的控制操作。

所述数据处理模块3包括比对单元31以及通信单元32；所述比对单元31用于根据处理后的所述转速信号以及温度信号确认主轴的当前转速数据以及当前温度数据，并将所述当前转速数据以及当前温度数据分别与对应预设的转速标准数据或温度标准数据进行比对，并根据比对的结果生成对应的控制信号，所述控制信号包括报警控制信号以及转速控制信号，其中所述转速控制信号输出到所述信号处理模块2；所述比对单元31具体用于：

将所述当前温度数据与预设的温度标准数据进行比对，并在所述当前温度数据超过所述预设的温度标准数据时，生成报警控制信号以及转速控制信号；

将所述当前转速数据与预设的转速标准数据进行比对，并在所述当前转速数据与所述预设的转速标准数据不匹配时，生成转速控制信号。

所述通信单元32用于与上位机进行数据交互，从所述上位机获取预设的转速标准数据或温度标准数据，以及将所述比对单元31生成的报警控制信号发送给所述上位机进行报警提醒。

本发明实施例所述的主轴转速控制装置100可执行上述实施例所提供的主轴转速控制方法，所述主轴转速控制装置100具备上述实施例所述主轴转速控制方法相应的功能以及有益效果，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见上述主轴转速控制方法的实施例，本发明实施例在此不再赘述。

在本发明所提供的上述实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种主轴转速控制方法，其特征在于，包括：

采集主轴的转速信号以及温度信号并分别对所述转速信号以及温度信号进行处理；

根据处理后的所述转速信号以及温度信号确认主轴的当前转速数据以及当前温度数据，并将所述当前转速数据以及当前温度数据分别与对应预设的转速标准数据或温度标准数据进行比对，并根据比对的结果将生成的对应控制信号输出以执行对应的控制操作。

2.根据权利要求1所述的主轴转速控制方法，其特征在于，所述采集主轴的转速信号以及温度信号并分别对所述转速信号以及温度信号进行处理包括：

采集主轴运转时产生的转速信号，所述转速信号为脉冲信号，将所述脉冲信号进行滤波以及整形处理；

采集主轴运转时所述主轴的温度信号，将温度信号由模拟信号转换成对应的数字信号。

3.根据权利要求1所述的主轴转速控制方法，其特征在于，所述将所述当前转速数据以及当前温度数据分别与对应预设的转速标准数据或温度标准数据进行比对，并根据比对的结果将生成的对应控制信号输出以执行对应的控制操作具体包括：

将所述当前温度数据与预设的温度标准数据进行比对，并在所述当前温度数据超过所述预设的温度标准数据时，生成报警控制信号以及转速控制信号；

将所述当前转速数据与预设的转速标准数据进行比对，并在所述当前转速数据与所述预设的转速标准数据不匹配时，生成转速控制信号。

4.根据权利要求3所述的主轴转速控制方法，其特征在于，在将所述当前转速数据以及当前温度数据分别与对应预设的转速标准数据或温度标准数据进行比对之前，所述方法还包括：

与上位机进行数据交互，从所述上位机获取预设的转速标准数据或温度标准数据。

5.根据权利要求3所述的主轴转速控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述生成的报警控制信号发送给所述上位机进行报警提醒，以及将所述转速控制信号进行数模转换后输出到变频器进行转速控制。

6.一种主轴转速控制装置，其特征在于，包括：

信号采集模块，用于分别采集主轴的转速信号以及温度信号；

信号处理模块，用于对接收的相应信号进行滤波、整形、模数转换或数模转换后输出；

数据处理模块，用于根据处理后的所述转速信号以及温度信号确认主轴的当前转速数据以及当前温度数据，并将所述当前转速数据以及当前温度数据分别与对应预设的转速标准数据或温度标准数据进行比对，并根据比对的结果将生成的对应控制信号输出以执行对应的控制操作。

7.根据权利要求6所述的主轴转速控制装置，其特征在于，所述信号采集模块包括：

转速信号采集单元，用于采集主轴运转时产生的转速信号，所述转速信号为脉冲信号；

温度采集单元，用于采集主轴运转时所述主轴的温度信号。

8.根据权利要求7所述的主轴转速控制装置，其特征在于，所述信号处理模块包括：

模数转换单元，用于将接收的温度信号由模拟信号转换成对应的数字信号并输入到所述数据处理模块；

转速信号处理单元，用于将接收的脉冲信号进行滤波以及整形处理并输入到所述数据处理模块；

数模转换单元，用于将从所述数据处理模块接收的控制信号由数字信号转换成模拟信号并输出到变频器。

9.根据权利要求6所述的主轴转速控制装置，其特征在于，所述数据处理模块包括：

比对单元，用于根据处理后的所述转速信号以及温度信号确认主轴的当前转速数据以及当前温度数据，并将所述当前转速数据以及当前温度数据分别与对应预设的转速标准数据或温度标准数据进行比对，并根据比对的结果生成对应的控制信号，所述控制信号包括报警控制信号以及转速控制信号，其中所述转速控制信号输出到所述信号处理模块；

通信单元，用于与上位机进行数据交互，从所述上位机获取预设的转速标准数据或温度标准数据，以及将所述比对单元生成的报警控制信号发送给所述上位机进行报警提醒。

10.根据权利要求9所述的主轴转速控制装置，其特征在于，所述比对单元具体用于：

将所述当前温度数据与预设的温度标准数据进行比对，并在所述当前温度数据超过所述预设的温度标准数据时，生成报警控制信号以及转速控制信号；

将所述当前转速数据与预设的转速标准数据进行比对，并在所述当前转速数据与所述预设的转速标准数据不匹配时，生成转速控制信号。