CN110161976A - 多轴装置控制方法及多轴装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种多轴装置控制方法及多轴装置，涉及多轴控制技术领域。该多轴装置控制方法包括：当控制器检测到多轴装置掉电后重新上电时，控制第M电机逆转；控制器检测到第M电机的电流满足预设阈值后，控制第M电机停止逆转、第M‑1电机开始逆转，直至第1电机停止运动。该多轴装置控制方法不需要在装置中安装其余的检测器，无论在上一次掉电后物体落在哪一个位置，均默认位于最后一个电机附近，并通过控制电机逆转及检测电流是否满足预设阈值，判断触碰装置是否触碰到了障碍物，达到了简化装置，降低成本的目的。

Description

多轴装置控制方法及多轴装置
技术领域
本申请涉及多轴控制技术领域，具体而言，涉及一种多轴装置控制方法及多轴装置。
背景技术
在实际应用中，多轴装置已被广泛使用，若某一多轴装置包括两个及两个以上依次运动的电机及电机控制运动的目标物体，当装置运行过程中突然掉电，会不明确目标物体的当前位置，若上电后电机继续运动，目标物体不能从初始位置开始运动，若不明确目标物体当前位置且上电后电机重新运动，会损坏装置结构。因此，将目标物体在重新上电后进行复位，是一个重要的过程。
现有技术中，在每个电机运行尽头安装光感开关，通过光感信号来检测目标物体当前位置，进而将目标物体运行至初始位置。
但是，给控制装置中加入光感开关会使整体结构变得复杂，同时增加控制装置成本。
发明内容
本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种多轴装置控制方法及多轴装置，以解决现有技术中使用光感开关检测目标物体造成控制装置结构复杂，成本高的问题。
为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种多轴装置控制方法，该方法应用于多轴装置，该多轴装置包括：控制器、M个电机、M个丝杆，M为大于1的整数；每个丝杆上设有触碰装置，控制器与M个电机连接，控制M个电机依次运动，并带动丝杆上的触碰装置运动，每个丝杆两端分别设置有障碍物；该方法包括：
当控制器检测到多轴装置掉电后重新上电时，控制第M电机逆转；
控制器检测到第M电机的电流满足预设阈值后，控制第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转，直至第1电机停止运动，目标物体恢复至初始位置，其中，第M电机带动的第M丝杆上的触碰装置触碰到第M丝杆一端的障碍物时，第M电机的电流满足预设阈值。
可选地，控制器包括：微处理器MCU和电流采样模块，MCU和电流采样模块连接，MCU、电流采样模块均与M个电机连接；
控制器检测到第M电机的电流大于预设阈值后，控制第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转，包括：
MCU接收电流采样模块发送的第M电机的电流，在第M电机的电流满足预设阈值后，控制第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转。
可选地，该方法还包括：
MCU在控制第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转之后，接收电流采样模块发送的第M-1电机的电流。
可选地，电流满足预设阈值包括：电流大于电机正常运转电流、且小于电机堵转电流。
可选地，控制器控制第1电机停止运动之后，还包括：
控制器控制M个电机从第1电机开始依次正转。
第二方面，本申请实施例还提供了一种多轴装置，包括：控制器、M个电机、M个丝杆，M为大于1的整数；每个丝杆上设有触碰装置，控制器与M个电机电连接，控制M个电机依次运动，并带动丝杆上的触碰装置运动，每个丝杆两端分别设置有障碍物；
控制器，用于当检测到多轴装置掉电后重新上电时，控制第M电机逆转；
控制器检测到第M电机的电流满足预设阈值后，控制第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转，直至第1电机停止运动，其中，第M电机带动的第M丝杆上的触碰装置触碰到第M丝杆一端的障碍物时，第M电机的电流满足预设阈值。
可选地，控制器包括：微处理器MCU和电流采样模块，MCU和电流采样模块连接，MCU、电流采样模块均与M个电机连接；
MCU用于接收电流采样模块发送的第M电机的电流，在第M电机的电流满足预设阈值后，控制第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转。
可选地，MCU还用于在控制第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转之后，接收电流采集模块发送的第M-1电机的电流。
可选地，电流满足预设阈值包括：电流大于电机正常运转电流、且小于电机堵转电流。
可选地，控制器还用于，控制M个电机从第1电机开始依次正转。
本申请的有益效果是：
第一方面，本申请提供一种多轴装置控制方法，该控制方法应用于多轴装置，多轴装置包括：依次连接的控制器、M个电机及M个丝杆，M为大于1的整数，控制器控制M个电机依次运动，并带动丝杆上的触碰装置运动，每个丝杆两端分别设置有障碍物。该控制方法包括：当控制器检测到多轴装置掉电后重新上电时，控制第M电机逆转；控制器检测到第M电机的电流满足预设阈值后，控制第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转，直至第1电机停止运动。该多轴装置控制方法不需要在装置中安装其余的检测器，无论在上一次掉电后物体落在哪一个位置，均默认位于最后一个电机附近，并通过控制电机逆转及检测电流是否满足预设阈值，判断触碰装置是否触碰到了障碍物，达到了简化装置，降低成本的目的。
第二方面，本申请还提供一种多轴装置，用于执行如第一方面所述的多轴装置控制方法，因此，具备第一方面所述的全部有益效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请提供的一种多轴装置模块示意图；
图2为本申请一实施例提供多轴装置模块示意图；
图3为本申请又一实施例提供的多轴装置模块示意图；
图4为本申请一实施例提供的多轴装置结构示意图；
图5为本申请提供的一种多轴装置控制方法流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1为本申请提供的一种多轴装置模块示意图，如图1所示。
本申请提供的多轴装置包括：控制器100、M个电机110、M个丝杆120，M为大于1的整数，每个丝杆120上设有触碰装置。控制器100与M个电机110连接，控制M个电机110依次运动，并带动丝杆上的触碰装置运动，每个丝杆120两端分别设置有障碍物。
具体应用场景中，可能存在目标物体沿电机带动丝杆运动的轨迹运动，其中，目标物体由控制器200控制沿电机带动丝杆运动的轨迹运动。若在多轴装置运行过程中突然掉电，便无法获知目标物体的位置，在再一次对装置上电时需要将目标物体恢复至初始位置，为简化装置，节约成本，本申请提出一种多轴装置。
其中，本申请提供的多轴装置中的控制器100，用于当检测到多轴装置掉电后重新上电时，控制第M电机逆转。当检测到第M电机的电流满足预设阈值后，控制第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转，直至第1电机停止运动。
其中，第M电机带动的第M丝杆上的触碰装置触碰到第M丝杆一端的障碍物时，第M电机的电流增大时，满足预设阈值。
上述预设阈值表示，当第M电机带动的丝杆M上的触碰装置触碰到障碍物时，控制器检测到的第M电机的电流值大于正常运行的电流值，且小于电机堵转情况下的电流值。
需要说明的是，当第M电机带动的丝杆M上的触碰装置触碰到障碍物时，电流增大，是因为：当通入电机电压不变时，电机带动的丝杆速度会突然减小，那么反电动势减小，定子绕组电压加大，所以绕组电流加大。
相应地，当第M电机逆转控制的丝杆M运动，并带动触碰装置触碰到逆转对应的障碍物时，表明第M电机控制的丝杆M带动的触碰装置已运动到尽头，而检测第M电机带动的第M丝杆上的触碰装置是否触碰到障碍物的标志是，检测第M电机的电流是否满足预设阈值。
若控制器100检测到第M电机的电流满足预设阈值，则表明第M电机上的触碰装置已经运动到尽头，控制器100需要控制第M电机停止逆转，并控制第M-1电机开始逆转，进而继续检测第M-1电机的电流是否满足预设阈值，以此类推，直至第1电机停止运动，使目标物体恢复至初始位置。
需要说明的是，若控制器100检测到第M电机的电流未满足预设阈值，则表明第M电机依旧在逆转，第M电机控制的丝杆M在做伸出运动，且丝杆M并继续带动触碰装置移动。
本申请提供的多轴装置，不需要在装置中安装检测器来检测目标物体的物体(如位置传感器、光感开关等)，无论在上一次掉电后目标物体落在哪一个位置，均默认位于最后一个电机附近，并通过控制电机逆转及检测电机电流是否满足预设阈值，将目标物体复位至初始位置，达到了简化装置，降低成本的目的。
需要说明的是，本申请提供的多轴装置，控制器控制M个电机110依次运动，并带动丝杆120上的触碰装置运动，且目标物体与每个运动的丝杆上的触碰装置保持同步运动。如此才能保证当前电机控制的丝杆上的触碰装置运动到目标物体掉电的位置时，才能随着每个电机触碰装置的运动，将目标物体带动到初始位置。
进一步地，控制器100包括：微处理器(Microcontroller Unit简称MCU)101和电流采样模块102，MCU 101和电流采样模块102连接，MCU101、电流采样模块102均与M个电机110连接。
请参照图2，图2为本申请一实施例提供多轴装置模块示意图。
其中，MCU101用于接收电流采样模块102发送的第M电机的电流，在第M电机的电流满足预设阈值后，控制第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转。电流采样模块102是通过是通过模数转换器(Analog-to-Digital Converter，简称ADC)检测第M电机中的电流，模数转换器将电机中连续变化的模拟信号电流转换为离散的数字信号，电流采样模块102判断该数字信号是否符合预设采集要求，若达到，则进行一次采样。
预设采集要求包括：若第M电机控制的丝杆M带动的触碰装置触碰到障碍物，则第M电机电流将大于第M电机正常运行的电流值，电流采样模块102检测到大于正常运行的数字信号时，则进行一次采样。
进一步地，本实施例提供的多轴装置控制装置，采集电流时选用PWM触发方式，由于系统采用开环控制，运行时MCU101脉宽为固定值，故触发ADC转换时间选取PWM脉宽时间，且PWM脉宽时间对应的电流值最大。因此，选取触发电流最大的时刻，作为模数转换器采集电流信号的时刻。
例如，电机正常运行时的电流为1.5A，堵转情况的电流为5A，那么预设阈值可选取1.5A～5A间的任意电流值，优选2.5A。
需要说明的是，本申请提供的多轴装置控制装置，其中的电机正常运行的电流、堵转电流并不以上述实施例为限制。
如上所述，MCU101在接收到电流采样模块102发送的触发信号后，控制第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转。
可选地，MCU 101还用于在控制第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转之后，接收电流采样模块102发送的第M-1电机的电流。
可选地，控制器100还用于控制M个电机110从第1电机开始依次正转。
需要说明的是，当第1电机停止运动后，表明目标物体已经恢复至初始位置。此时，控制器100控制第1电机正转，第1电机控制丝杆1运动，并带动丝杆1上的触碰装置与目标物体同步运动，当第1电机正转至丝杆1带动的触碰装置触碰到障碍物时，电流采样模块102采集到第1电机电流增大，并向MCU101发送触发信号，MCU101接收到触发信号后，便控制第1电机停止运动、第2电机开始正转，第2电机运动时，第2电机控制丝杆2运动，并带动丝杆2上的触碰装置与目标物体同步运动，直至第M电机正转，其控制方法与第1电机停止运动，第2电机开始正转的方法相同，在此不多加赘述。
又一种实施例，请参照图3，图3为本申请又一实施例提供的多轴装置示意图。
多轴装置还可以包括：电源供电模块、最小系统模块、通讯模块、DAC(Digital toanalog converter，简称DAC)模块、发光二极管模块(Light-Emitting Diode，简称LED)。电源供电模块、最小系统模块、LED模块、DAC模块、通讯模块、电流采样模块、电机均与MCU 101连接。
电源供电模块，用于为多轴装置提供稳定的直流电源。最小系统模块，用于确保MCU 101处理电流信号。通讯模块，用于与其他外部的上位机通讯，并向MCU 101传递所述多轴装置运行参数及运行代码。DAC模块，用于调试多轴装置电流值，以确保所述多轴装置控制系统正常运行。LED模块，用于显示多轴装置控制系统运行状态。
进一步地，运行状态包括：正常运行状态及故障状态。当电机处于正常运行状态时，LED输出第一状态；当电机处于故障状态时，LED输出第二状态。
请参照图4，图4为本申请一实施例提供的多轴装置结构示意图。
以M＝3为例进行说明，例如，第1电机控制Y轴方向，第2电机控制X轴方向，规定箭头方向为顺向，相反方向为逆向，目标物体的运行轨迹为沿箭头方向的顺向运行轨迹或沿相反方向的逆向运行轨迹。每个丝杆两头有一个障碍物，当丝杆上的触碰装置触碰到障碍物时，表示物体运动到尽头，不可以再运动。整个运动过程为控制器控制第1电机使目标物体从原点延箭头方(Y轴)向控制丝杆1运动，并带动丝杆1上的触碰装置触碰到障碍物处。然后第1电机停止，第2电机使目标物体延箭头方(X轴)向控制丝杆2运动，并带动丝杆2上的触碰装置触碰到障碍物。然后第2电机停止，第3电机使目标物体延箭头方(Z轴)向运控制丝杆3运动，并带动丝杆3上的触碰装置触碰到障碍物处，第3电机停止。
请继续参照图4，当多轴装置中包含三个电机110时，由于上一次突然掉电，则目标物体可能存在的位置有：(1)可能在Y轴上；(2)可能在X轴上，此时Y轴上的第1电机控制的丝杆1已经正转到了尽头，即已经触碰到了正转时的障碍物；(3)可能在Z轴上，此时X轴上的第2电机控制的丝杆2已经正转到了尽头。
需要说明的是，无论在运行过程中何时断电目标物体肯定落在上述的三种情况内。在实际实施过程中，无论电机110落在哪个轴上，均默认为目标物体属于第(3)中情况，因为当属于第(3)种情况时，若控制器控制电机逆转进行复位，则肯定会走过前面两种情况。
因此，当控制器检测到多轴装置掉电后重新上电时，控制第M电机开始逆转。
请参照图5，图5为本申请提供的一种多轴装置控制方法流程示意图，该方法包括：
S110、当控制器检测到多轴装置掉电后重新上电时，控制第M电机逆转。
S120、控制器检测到第M电机的电流满足预设阈值后，控制第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转，直至第1电机停止运动。
进一步地，控制器包括：微处理器MCU和电流采样模块，MCU和电流采样模块连接，MCU、电流采样模块均与电机连接。
上述当控制器检测到第M电机的电流大于预设阈值后，控制第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转，包括：
MCU接收电流采样模块发送的第M电机的电流，在第M电机的电流满足预设阈值后，控制第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转。
也就是电流采样模块采集电机的电流，并发给MCU，MCU进一步进行判断并控制电机。其中，电流采样模块可以实时采集电机的电流、也可以周期性采集电机的电流，在此不作限制。
可选地，该方法还包括：MCU在控制第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转之后，接收电流采样模块发送的第M-1电机的电流。
可选地，控制器控制第1电机停止运动之后，还包括：控制器控制M个电机从第1电机开始依次正转。
由于该方法应用于前述实施例中所述的多轴装置，其实现原理和技术效果类似，本申请在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种多轴装置控制方法，其特征在于，所述方法应用于多轴装置，所述多轴装置包括：控制器、M个电机、M个丝杆，M为大于1的整数；每个所述丝杆上设有触碰装置，所述控制器与M个所述电机连接，控制M个所述电机依次运动，并带动所述丝杆上的所述触碰装置运动，每个所述丝杆两端分别设置有障碍物；所述方法包括：
当所述控制器检测到所述多轴装置掉电后重新上电时，控制第M电机逆转；
所述控制器检测到第M电机的电流满足预设阈值后，控制所述第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转，直至第1电机停止运动，其中，所述第M电机带动的第M丝杆上的触碰装置触碰到所述第M丝杆一端的障碍物时，所述第M电机的电流满足预设阈值。
2.如权利要求1所述的多轴装置控制方法，其特征在于，所述控制器包括：微处理器MCU和电流采样模块，所述MCU和所述电流采样模块连接，所述MCU、所述电流采样模块均与M个所述电机连接；
所述控制器检测到第M电机的电流大于预设阈值后，控制所述第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转，包括：
所述MCU接收所述电流采样模块发送的第M电机的电流，在第M电机的电流满足预设阈值后，控制所述第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转。
3.如权利要求2所述的多轴装置控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述MCU在控制所述第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转之后，接收所述电流采样模块发送的所述第M-1电机的电流。
4.如权利要求1-3任一项所述的多轴装置控制方法，其特征在于，所述电流满足预设阈值包括：所述电流大于电机正常运转电流、且小于电机堵转电流。
5.如权利要求1所述的多轴装置控制方法，其特征在于，所述控制器控制第1电机停止运动之后，还包括：
所述控制器控制所述M个电机从所述第1电机开始依次正转。
6.一种多轴装置，其特征在于，所述多轴装置包括：控制器、M个电机、M个丝杆，M为大于1的整数；每个所述丝杆上设有触碰装置，所述控制器与M个所述电机连接，控制M个所述电机依次运动，并带动所述丝杆上的所述触碰装置运动，每个所述丝杆两端分别设置有障碍物；
所述控制器，用于当检测到所述多轴装置掉电后重新上电时，控制第M电机逆转；
所述控制器检测到第M电机的电流满足预设阈值后，控制所述第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转，直至第1电机停止运动，其中，所述第M电机带动的第M丝杆上的触碰装置触碰到所述第M丝杆一端的障碍物时，所述第M电机的电流满足预设阈值。
7.如权利要求6所述的多轴装置，其特征在于，所述控制器包括：微处理器MCU和电流采样模块，所述MCU和所述电流采样模块连接，所述MCU、所述电流采样模块均与M个所述电机连接；
所述MCU，用于接收所述电流采样模块发送的第M电机的电流，在第M电机的电流满足预设阈值后，控制所述第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转。
8.如权利要求7所述的多轴装置，其特征在于，所述MCU，还用于在控制所述第M电机停止逆转、第M-1电机开始逆转之后，接收所述电流采样模块发送的所述第M-1电机的电流。
9.如权利要求6-8任一项所述的多轴装置，其特征在于，所述电流满足预设阈值包括：所述电流大于电机正常运转电流、且小于电机堵转电流。
10.如权利要求6所述的多轴装置，其特征在于，所述控制器还用于，控制所述M个电机从所述第1电机开始依次正转。
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