CN112165278B

CN112165278B - 一种原点回归方法及装置

Info

Publication number: CN112165278B
Application number: CN202010910126.8A
Authority: CN
Inventors: 葛鹏遥; 何仁义
Original assignee: ADTECH (SHENZHEN) TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: ADTECH (SHENZHEN) TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2020-09-02
Filing date: 2020-09-02
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2040-09-02
Also published as: CN112165278A

Abstract

本发明公开了一种原点回归方法及装置，方法包括以下步骤：获取负载碰撞状态和电机启动信号；根据所述电机启动信号检测所述电机在运行过程中的电流状态；根据所述负载碰撞状态和所述电流状态确定机械原点；控制所述电机运行到所述机械原点。本发明通过获取负载碰撞状态和电机启动信号，接着根据电机启动信号检测电机在运行过程中的电流状态，然后通过负载碰撞状态和电流状态确定机械原点，从而无需安装行程开关和原点开关，且在电机行程超过一圈时，及时、有效地确定唯一机械原点。本发明可广泛应用于伺服电机控制领域。

Description

一种原点回归方法及装置

技术领域

本发明涉及伺服电机控制领域，尤其是一种原点回归方法及装置。

背景技术

当前伺服驱动器回零方式多种多样，但总结起来一般是用限位开关、原点开关、Z信号中的一个或几个组合作为检测信号来确定原点位置，然后设定机械原点与机械零点重合或设置相对偏移。比如：第一种、直接用某一信号做原点，运行到原点时直接停止；第二种、以某一信号作为减速点和原点，运行到信号处时减速停止然后再反向慢速运行回信号；第三种，以某一信号作为减速点和以另一个信号做原点，运行到减速点时先减速停止然后或正向或反向慢速运行到原点信号。但是，若实际工况无法安装行程开关和原点开关，且电机行程超过一圈时，上述的零点回归方式则无法确定唯一机械零点。

发明内容

为解决上述技术问题之一，本发明的目的在于：提供一种原点回归方法及装置，其无需安装行程开关和原点开关，且在电机行程超过一圈时，及时、有效地确定唯一机械原点。

第一方面，本发明实施例提供了：

一种原点回归方法，包括以下步骤：

获取负载碰撞状态和电机启动信号；

根据所述电机启动信号检测所述电机在运行过程中的电流状态；

根据所述负载碰撞状态和所述电流状态确定机械原点；

控制所述电机运行到所述机械原点。

进一步地，所述根据所述电机启动信号检测所述电机在运行过程中的电流状态，包括：

根据所述电机启动信号控制电机以第一预设速度运行；

检测所述电机在所述第一预设速度运行过程中的电流状态。

进一步地，所述根据所述负载碰撞状态和所述电流状态确定机械原点，包括：

当所述负载碰撞状态为单侧碰撞，通过第一机械原点确定步骤确定机械原点；

所述第一机械原点确定步骤包括：

当所述电流状态为升高状态，获取符合第一预设要求的第一电流值；

计算所述第一电流值的第一持续时长；

当所述第一持续时长大于第一预设时长，控制所述电机工作状态由第一运行状态转换为第二运行状态；

检测所述电机在第二运行状态中的Z信号；

获取所述Z信号对应位置；

将所述Z信号对应位置作为机械原点。

当所述负载碰撞状态为两侧碰撞，通过第二机械原点确定步骤确定机械原点；

所述第二机械原点确定步骤包括：

当所述电流状态为升高状态，获取符合第二预设要求的第二电流值，以及获取第一碰撞位置；

计算所述第二电流值的第二持续时长；

当所述第二持续时长大于第二预设时长，控制电机由第三运行状态转换为第四运行状态；

检测电机在所述第四运行状态中的第二碰撞位置；

根据所述第一碰撞位置和所述第二碰撞位置计算机械原点。

进一步地，所述Z信号为所述电机在第二运行状态中的第一个Z信号。

进一步地，所述控制所述电机运行到所述机械原点，包括：

控制所述电机以第二预设速度运行到所述机械原点。

进一步地，所述根据所述第一碰撞位置和所述第二碰撞位置计算机械原点，包括：

计算所述第一碰撞位置和所述第二碰撞位置的中间位置；

将所述中间位置作为机械原点。

进一步地，所述控制所述电机运行到所述机械原点，包括：

控制所述电机以第三预设速度运行到所述机械原点。

第二方面，本发明实施例提供了：

一种原点回归装置，包括：

获取模块，用于获取负载碰撞状态和电机启动信号；

检测模块，用于根据所述电机启动信号检测所述电机在运行过程中的电流状态；

确定模块，用于根据所述负载碰撞状态和所述电流状态确定机械原点；

控制模块，用于控制所述电机运行到所述机械原点。

第三方面，本发明实施例提供了：

一种原点回归装置，包括：

至少一个存储器，用于存储程序；

至少一个处理器，用于加载所述程序以执行所述的原点回归方法。

本发明的有益效果是：本发明通过获取负载碰撞状态和电机启动信号，接着根据电机启动信号检测电机在运行过程中的电流状态，然后通过负载碰撞状态和电流状态确定机械原点，从而无需安装行程开关和原点开关，且在电机行程超过一圈时，及时、有效地确定唯一机械原点。

附图说明

图1为本发明一种具体实施例的原点回归方法的流程图；

图2为一种具体实施例的单侧碰撞示意图；

图3为一种具体实施例的绝对式编码器模拟Z信号示意图；

图4为一种具体实施例的两侧碰撞示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解,“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

首先，对本申请出现的名词进行解释：

机械原点：机械上某一固定的位置，可对应某一确定的原点开关、行程开关或Z脉冲信号等。

机械零点：机械上绝对0的位置，用于建立控制系统坐标系。

原点回零：又称为回原点模式、回零模式或者原点回归模式，其是指控制器或伺服驱动器寻找机械原点，并确定机械原点与机械零点的位置关系。

参照图1，本发明实施例提供了一种原点回归方法，本实施例可应用于伺服驱动器、服务端或者其他控制端，该伺服驱动器、服务端或者其他控制端与多个终端设备交互。

本实施例包括以下步骤：

S11、获取负载碰撞状态和电机启动信号；该负载碰撞状态可以为操作人员通过操作终端上传的选定状态。该电机启动信号可以通过操作终端上传的操作人员的启动操作指令。

S12、根据电机启动信号检测电机在运行过程中的电流状态；

在一些实施例中，步骤S12，可通过以下方式实现：

根据电机启动信号控制电机以第一预设速度延某一方向运行；该第一预设速度可以是预先在伺服驱动保存的数值，其大小和方向可根据实际情况进行调整。

检测电机以第一预设速度运行时的电流状态，以使后续步骤能够根据该电流状态控制电机的工作状态。

S13、根据负载碰撞状态和电流状态确定机械原点；

在一些实施例中，步骤S13，其具体包括以下步骤：

当负载碰撞状态为单侧碰撞，检测负载是否碰撞到阻挡物，当负载未碰撞到阻挡物，则不改变负载的运行状态；当负载碰撞到阻挡物，则通过第一机械原点确定步骤确定机械原点；

其中，负载通过电机驱动运行，即电机的运行状态与负载的运行状态相对应。第一机械原点确定步骤包括：

当电流状态为升高状态，获取符合第一预设要求的第一电流值；该第一预设要求为大于预设电流值的取值范围。

计算第一电流值的第一持续时长；第一持续时长是指第一电流值保持在预设电流值的取值范围内的时长。

当第一持续时长大于第一预设时长，控制电机工作状态由第一运行状态转换为第二运行状态；该第一运行状态可以为电机正向运行状态，对应的第二运行状态为电机反向运行状态；反之，第一运行状态为电机反向运行状态，对应的第二运行状态为电机正向运行状态。

检测电机在第二运行状态中的Z信号；该Z信号为电机在第二运行状态中检测到的第一个Z信号。

获取所述Z信号对应位置，并将所述Z信号对应位置作为机械原点。

在一些实施例中，当电机在第二运行状态中检测到Z信号时，控制电机减速停止，并以第二预设速度运行到该机械原点。该第二预设速度的大小可以为随时间递减的变量。

例如，如图2所示，电机210控制负载220先朝机械232方向移动，直至负载220碰撞到机械232边缘；当检测到的电机电流达到碰撞电流时且持续时间超过设定时间后，即当检测到的电机电流符合第一预设要求时且持续时间超过第一预设时长后，控制负载220朝机械231方向移动；在检测到电机210输出的第一个电机Z信号240后，控制电机210减速停止，并控制负载220运行到第一个电机Z信号240对应位置，将该Z信号对应位置作为机械原点。

在本实施例中，Z信号的获取方式根据电机类型采取不同的方式获取。例如，增量式编码器编码器每旋转一圈输出一次Z信号，绝对式编码器可以在读取编码器位置做特殊处理获得Z信号。由于绝对式编码器是通过串行通讯方式与驱动器通讯，物理结构上没有Z信号，因此，绝对式编码器对应的特殊处理为：在读取绝对式编码器位置时可以做如图3所示处理以模拟Z信号。图3中，编码器位置值递增/递减越过分辨率(单圈最大值)时，把某一变量置位，模拟Z信号。

在另一些实施例中，步骤S13，其具体包括以下步骤：

当负载碰撞状态为两侧碰撞，检测负载是否碰撞到阻挡物，当负载未碰撞到阻挡物，则不改变负载的运行状态；当负载碰撞到阻挡物，则通过第二机械原点确定步骤确定机械原点；

其中，负载通过电机驱动运行，即电机的运行状态与负载的运行状态相对应。第二机械原点确定步骤包括：

当电流状态为升高状态，获取符合第二预设要求的第二电流值，以及获取第一碰撞位置；该第二预设要求为大于预设电流值的取值范围，其可以与第一预设要求相同，也可以不相同。

计算第二电流值的第二持续时长；第二持续时长是指第二电流值保持在预设电流值的取值范围内的时长。

当第二持续时长大于第二预设时长，控制电机由第三运行状态转换为第四运行状态；该第三运行状态可以为电机正向运行状态，对应的第四运行状态为电机反向运行状态；反之，第三运行状态为电机反向运行状态，对应的第二运行状态为电机正向运行状态。

检测电机在第四运行状态中的第二碰撞位置；第二碰撞位置是指电机在第四运行状态过程中，负载运行到机械边沿时对应的位置。

根据第一碰撞位置和第二碰撞位置计算机械原点。

在一些实施例中，根据第一碰撞位置和第二碰撞位置计算机械原点，其可以为：

计算第一碰撞位置和第二碰撞位置的中间位置；

将中间位置作为机械原点。

在得到机械原点后，控制电机以第三预设速度运行到所述机械原点。该第三预设速度的大小可以为随时间递减的变量。

例如，如图4所示，电机410先控制负载420朝机械432方向移动，直至碰撞到机械432边缘；当检测到的电机电流达到碰撞电流时且持续时间超过设定时间后，即当检测到的电机电流符合第二预设要求时且持续时间超过第二预设时长后，控制负载420朝机械431方向移动，直至碰撞到机械431边缘；当检测到的电机电流再次达到碰撞电流时且持续时间超过设定时间后，即当检测到的电机电流再次符合第二预设要求时且持续时间超过第二预设时长后，控制负载420运行至机械431与机械432对应位置的中心位置450，并将该中心位置450作为机械原点。

在上述实施例中，电机电流升高是由于目前伺服驱动器的控制算法一般都是采用的FOC，即磁场定向控制。FOC精确地控制磁场大小与方向，使得电机转矩平稳、噪声小、效率高，并且具有高速的动态响应。FOC主要是通过对电机电流的控制实现对电机转矩、速度、位置的控制，即实现对电机电流、速度、位置的控制。通常是将电流作为最内环，速度作为中间环，位置作为最外环。当碰撞回零时，以速度模式运行，给定速度先设置为第一速度运行，速度指令减去速度反馈后经过PI控制器后输出作为电流指令，其中PI控制器起放大及偏差累计作用。正常运行时，速度指令和速度反馈存在小的偏差，经过PI控制器后输出较小的电流维持电机正常运行，当发生碰撞后，速度反馈快速减小，速度指令和速度反馈偏差快速增大，经过PI控制器放大及累计后电流指令会快速升高。

综上所述，上述通过获取负载碰撞状态和电机启动信号，接着根据电机启动信号检测电机在运行过程中的电流状态，然后通过负载碰撞状态和电流状态确定机械原点，从而无需安装行程开关和原点开关，且在电机行程超过一圈时，及时、有效地确定唯一机械原点。

本发明实施例提供了一种与图1方法相对应的原点回归装置，包括：

获取模块，用于获取负载碰撞状态和电机启动信号；

控制模块，用于控制所述电机运行到所述机械原点。

本发明方法实施例的内容均适用于本系统实施例，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。

此外，本发明实施例还提供了一种原点回归装置，包括：

至少一个存储器，用于存储程序；

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种原点回归方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取负载碰撞状态和电机启动信号；

根据所述负载碰撞状态和所述电流状态确定机械原点；

控制所述电机运行到所述机械原点；

其中，所述根据所述负载碰撞状态和所述电流状态确定机械原点，包括：

所述第二机械原点确定步骤包括：

计算所述第二电流值的第二持续时长；

当所述第二持续时长大于第二预设时长，控制电机由第三运行状态转换为第四运行状态；其中，所述第四运行状态与所述第三运行状态的电机运行方向相反；

检测电机在所述第四运行状态中的第二碰撞位置；

根据所述第一碰撞位置和所述第二碰撞位置计算机械原点。

2.根据权利要求1所述的一种原点回归方法，其特征在于，所述根据所述第一碰撞位置和所述第二碰撞位置计算机械原点，包括：

计算所述第一碰撞位置和所述第二碰撞位置的中间位置；

将所述中间位置作为机械原点。

3.根据权利要求2所述的一种原点回归方法，其特征在于，所述控制所述电机运行到所述机械原点，包括：

控制所述电机以第三预设速度运行到所述机械原点。

4.一种原点回归装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取负载碰撞状态和电机启动信号；

控制模块，用于控制所述电机运行到所述机械原点；

所述第二机械原点确定步骤包括：

计算所述第二电流值的第二持续时长；

检测电机在所述第四运行状态中的第二碰撞位置；

根据所述第一碰撞位置和所述第二碰撞位置计算机械原点。

5.一种原点回归装置，其特征在于，包括：

至少一个存储器，用于存储程序；

至少一个处理器，用于加载所述程序以执行如权利要求1-3任一项所述的原点回归方法。