CN113552054A - 一种环境试验箱自动定位的控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环境试验箱自动定位的控制装置及其控制方法，该控制装置包括控制单元和位移单元，环境试验箱安装在该位移单元上，位移单元包括行走轴与升降轴，行走轴上设有行走机构，升降轴上设有升降机构，控制单元的输出端电性连接行走机构和升降机构实现控制，环境试验箱在该位移单元的移动范围内进行移动；对应行走轴的初始位置设有行走零位传感器，行走机构上设有行走编码器；对应升降轴的初始位置设有升降零位传感器，升降机构上设有升降编码器；行走零位传感器、行走编码器、升降零位传感器和升降编码器均电性连接控制单元的输入端。该控制装置及其控制方法能够在多综合测试中方便、准确地移动环境试验箱。

Description

一种环境试验箱自动定位的控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及多综合测试技术领域，特别地，涉及一种环境试验箱自动定位的控制装置及其控制方法。

背景技术

环境试验箱是一种用于模拟各种外在环境，如不同温度、湿度、压强、盐雾、光照等环境的测试设备，在实际测试中，环境试验箱常与振动台配合使用，以进行多种外在环境下的振动测试，称为多综合测试。

在环境试验箱与振动台的配合试验过程中，需要在多种试验状态下进行切换，包括环境试验箱作独立温湿度试验、与水平振动台配合作水平三综合试验、与垂直振动台配合作垂直三综合试验等，在不同试验状态下环境试验箱需要移动到不同的工作位置；目前是通过操作人员手动控制行走电机与升降电机来移动环境试验箱，最终所移动到的位置只能依靠操作人员目测确定，不仅较为不便，使得试验效率低下，而且也难以精准移动到预设位置，使得多综合测试中环境试验箱与振动台不能良好匹配，形成安全隐患。

发明内容

本发明提供一种环境试验箱自动定位的控制装置及其控制方法,该控制装置及其控制方法能够在多综合测试中方便、准确地移动环境试验箱。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种环境试验箱自动定位的控制装置，其创新在于：该控制装置包括控制单元和位移单元，所述环境试验箱安装在该位移单元上，所述位移单元包括行走轴与升降轴，所述行走轴上设有沿该行走轴移动的行走机构，所述升降轴上设有沿该升降轴移动的升降机构，所述控制单元的输出端电性连接所述行走机构和升降机构实现控制，构成所述位移单元具有一移动范围，所述环境试验箱在该位移单元的移动范围内进行移动；

对应所述行走轴的初始位置设有行走零位传感器，所述行走机构上设有行走编码器；

对应所述升降轴的初始位置设有升降零位传感器，所述升降机构上设有升降编码器；

所述行走零位传感器、行走编码器、升降零位传感器和升降编码器均电性连接所述控制单元的输入端。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1.上述方案中，还包括前进极限传感器和后退极限传感器，其中所述前进极限传感器对应所述行走轴的前进极限位置设置，所述后退极限传感器对应所述行走轴的后退极限位置设置，并且前进极限传感器和后退极限传感器均电性连接所述控制单元的输入端；在所述环境试验箱达到所述行走轴上的极限位置时，所述前进极限传感器和后退极限传感器向所述控制单元发出警报信号。

2.上述方案中，还包括上升极限传感器和下降极限传感器，其中所述上升极限传感器对应所述升降轴的上升极限位置设置，所述下降极限传感器对应所述升降轴的下降极限位置设置，并且上升极限传感器和下降极限传感器均电性连接所述控制单元的输入端；在所述环境试验箱达到所述升降轴上的极限位置时，所述上升极限传感器和下降极限传感器向所述控制单元发出警报信号。

3.上述方案中，还包括定位确认传感器，该定位确认传感器对应所述移动平台的目标工作位置设置，所述定位确认传感器电性连接所述控制单元的输入端。

4.上述方案中，还包括有具有人机交互界面的上位机，所述上位机与所述控制单元通讯连接，并控制所述控制单元。

为达到上述目的，本发明还提供一种环境试验箱自动定位的控制方法，其创新在于：该控制方法通过上述一种环境试验箱自动定位的控制装置实现，所述方法包括如下步骤：

步骤一、控制装置中的控制单元通过行走零位传感器检测环境试验箱在行走轴方向是否处于初始位置，若判定不处于初始位置，所述控制单元控制行走机构将环境试验箱移动至初始位置；

所述控制单元通过所述升降零位传感器检测所述环境试验箱在升降轴方向是否处于初始位置，若判定不处于初始位置，所述控制单元控制升降机构将环境试验箱移动至初始位置；

完成所述环境试验箱归零；

步骤二、所述控制单元以一预设的第一工作位置为目标位置，分别控制行走机构移动至行走轴上对应所述目标位置的一行走位置，控制升降机构移动至升降轴上对应所述目标位置的一升降位置；

确认所述环境试验箱到达该第一工作位置后，控制单元分别通过行走编码器获取环境试验箱当前行走位置数据并记录，通过升降编码器获取环境试验箱当前升降位置数据并记录，共同形成该第一工作位置的综合位置数据；

步骤三、重复步骤二N次，N为自然数，直至所述环境试验箱的所有工作位置的综合位置数据皆被记录；

步骤四、操作所述控制单元选定一个已记录综合位置数据的工作位置为目标移动位置，开始自动定位动作；

步骤五、所述控制单元控制所述行走机构，使所述环境试验箱在所述行走轴上移动至对应步骤四中所述目标移动位置的行走位置；

所述控制单元控制所述升降机构，使所述环境试验箱在所述升降轴上移动至对应步骤四中所述目标移动位置的升降位置；

完成针对选定工作位置的自动定位动作。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1.上述方案中，所述步骤五中，所述控制单元先控制所述环境试验箱在所述行走轴上移动至所述行走位置，再控制所述环境试验箱在所述升降轴上移动至所述升降位置。

2.上述方案中，于所述步骤五之前，所述控制单元控制所述升降机构，使所述环境试验箱在所述升降轴上移动至一安全高度，所述行走机构在该安全高度上能够安全行走；

于所述步骤五中，所述控制单元控制所述升降机构于所述安全高度对应的升降位置，通过增减升降位移量，将环境试验箱移动至对应步骤四中所述目标移动位置的升降位置。

3.上述方案中，对应步骤二中所述目标位置设置有定位确认传感器，所述步骤二中，通过所述定位确认传感器判断所述环境试验箱是否到达所述目标位置。

4.上述方案中，所述步骤五中，在所述环境试验箱移动后，所述控制单元通过所述定位确认传感器判断环境试验箱是否准确到达选定工作位置，若出现定位错误则发出警报，并控制本设备停止运行。

本发明的有益效果在于：通过本环境试验箱自动定位的控制装置及其控制方法，只要首先进行一次调试，以记录下环境试验箱工作位置的综合位置数据，此后进行试验时便能够使环境试验箱自动地移动到该工作位置，全自动一键式操作，而无需操作人员手动操作，这样不仅方便快捷，提高了试验效率，同时也能够精准地移动到预设的工作位置，使得多综合测试中环境试验箱与振动台能够准确匹配，消除安全隐患。

附图说明

附图1为本发明一个实施例的结构框图；

附图2为附图1所示实施例的原理框图。

以上附图中：1.控制单元；2.位移单元；21.行走机构；22.升降机构；3.环境试验箱；41.行走零位传感器；42.行走编码器；43.升降零位传感器；44.升降编码器；45.定位确认传感器；46.前进极限传感器；47.后退极限传感器；48.上升极限传感器；49.下降极限传感器；51.稳压电源；52.滤波单元；6.上位机。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。

本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本案，其仅为了区别以相同技术用语描述的组件或操作。

关于本文中所使用的“连接”或“定位”，均可指二或多个组件或装置相互直接作实体接触，或是相互间接作实体接触，亦可指二或多个组件或装置相互操作或动作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的用词（terms），除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案之描述上额外的引导。

关于本文中所使用的“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等，均为方向性用词，在本案中仅为说明各结构之间位置关系，并非用以限定本案保护范围及实际实施时的具体方向。

如图1、图2所示，提供一种环境试验箱自动定位的控制装置及其控制方法；其中，该控制装置包括控制单元1和位移单元2，所述环境试验箱3安装在该位移单元2上，所述位移单元2包括行走轴与升降轴，所述行走轴上设有沿该行走轴移动的行走机构21，所述升降轴上设有沿该升降轴移动的升降机构22，所述控制单元1的输出端电性连接所述行走机构21和升降机构22实现控制，构成所述位移单元2具有一移动范围，所述环境试验箱3在该位移单元2的移动范围内进行移动；

对应所述行走轴的初始位置设有行走零位传感器41，所述行走机构21上设有行走编码器43；

对应所述升降轴的初始位置设有升降零位传感器42，所述升降机构22上设有升降编码器44；

所述行走零位传感器41、行走编码器43、升降零位传感器42和升降编码器44均电性连接所述控制单元1的输入端。

其中所述行走编码器43和升降编码器44是一种能够把位移转换成电信号的设备。

所述环境试验箱自动定位的控制方法，通过上述控制装置实现，所述方法包括如下步骤：

步骤一、控制装置中的控制单元1通过行走零位传感器41检测环境试验箱3在行走轴方向是否处于初始位置，若判定不处于初始位置（所述初始位置的具体方位，在实际操作中可以随使用者心意自由定义），所述控制单元1控制行走机构21将环境试验箱3移动至初始位置；

所述控制单元1通过所述升降零位传感器42检测所述环境试验箱3在升降轴方向是否处于初始位置，若判定不处于初始位置，所述控制单元1控制升降机构22将环境试验箱3移动至初始位置；

由此完成所述环境试验箱3归零。

步骤二、所述控制单元1以一预设的第一工作位置为目标位置，分别控制行走机构21移动至行走轴上对应所述目标位置的一行走位置，控制升降机构22移动至升降轴上对应所述目标位置的一升降位置；

确认所述环境试验箱3到达该第一工作位置后，控制单元1分别通过行走编码器43获取环境试验箱3当前行走位置数据并记录，通过升降编码器44获取环境试验箱3当前升降位置数据并记录，共同形成该第一工作位置的综合位置数据，该综合位置数据对应于步骤一中所述的初始位置。

步骤三、重复步骤二N次，N为自然数（即为大于或等于0的整数），直至所述环境试验箱3的所有工作位置的综合位置数据皆被记录；值得注意的是，此处“重复步骤二N次”是指依次以“第二工作位置”、“第三工作位置”一直到“第N+1工作位置”为目标位置，而非重复地以“第一工作位置”为目标位置。

步骤四、操作所述控制单元1选定一个已记录综合位置数据的工作位置为目标移动位置，开始自动定位动作。

步骤五、所述控制单元1控制所述行走机构21，使所述环境试验箱3在所述行走轴上移动至对应步骤四中所述目标移动位置的行走位置；

所述控制单元1控制所述升降机构22，使所述环境试验箱3在所述升降轴上移动至对应步骤四中所述目标移动位置的升降位置；

由此完成针对选定工作位置的自动定位动作。

通过本环境试验箱3自动定位的控制装置及其控制方法，只要首先进行一次调试，以记录下环境试验箱3工作位置的综合位置数据，此后进行试验时便能够使环境试验箱3自动地移动到该工作位置，全自动一键式操作，而无需操作人员手动操作，这样不仅方便快捷，提高了试验效率，同时也能够精准地移动到预设的工作位置，使得多综合测试中环境试验箱3与振动台能够良好匹配，消除安全隐患。

本实施例中，还包括定位确认传感器45，该定位确认传感器45对应所述移动平台的目标工作位置（即为环境试验箱3的工作位置）设置，所述定位确认传感器45电性连接所述控制单元1的输入端，当环境试验箱3到达目标工作位置时，定位确认传感器45向控制单元1发出确认信号，其中所述定位确认传感器45选用接近开关。

所述步骤二中，通过所述定位确认传感器45判断所述环境试验箱3是否到达所述目标位置，由此可以在调试过程中准确定位，减少了误差。

所述步骤五中，在所述环境试验箱3移动后，所述控制单元1通过所述定位确认传感器45判断环境试验箱3是否准确到达选定工作位置，若出现定位错误则发出警报，并控制本设备停止运行，在环境试验箱3移动时通过行走编码器43和升降编码器44进行定位，而移动后通过定位确认传感器45再次定位确认，由此通过双重定位确保环境试验箱3准确到达选定工作位置。

此外，于所述步骤五之前，所述控制单元1控制所述升降机构22，使所述环境试验箱3在所述升降轴上移动至一安全高度，避开所有遮挡物，使所述行走机构21在该安全高度上能够安全行走；于所述步骤五中，所述控制单元1先控制所述环境试验箱3在所述行走轴上移动至所述行走位置，再控制所述环境试验箱3在所述升降轴上移动至所述升降位置，且所述控制单元1控制所述升降机构22于所述安全高度对应的升降位置，通过增减升降位移量，将环境试验箱3移动至对应步骤四中所述目标移动位置的升降位置。

值得一提的是，本实施例中采用了两根移动轴，即行走轴和升降轴，构成了一个竖直平面移动区域，是由于在试验时试验品会排列成一排，而这一排中不同的试验品的高度可能会存在区别，所以需要两根移动轴，分别从水平方向和高度方向来移动环境试验箱3，而非一根或三根。

本实施例中，所述行走编码器43和升降编码器44选用分辨率1024的增量式编码器，所述行走零位传感器41和升降零位传感器42选用接近开关，所述控制单元1为带有200KHZ高速计数功能的PLC控制器，所述行走机构21和升降机构22采用三相异步电机驱动。

本实施例中，还包括前进极限传感器46和后退极限传感器47，其中所述前进极限传感器46对应所述行走轴的前进极限位置设置，所述后退极限传感器47对应所述行走轴的后退极限位置设置，并且前进极限传感器46和后退极限传感器47均电性连接所述控制单元1的输入端；在所述环境试验箱3达到所述行走轴上的极限位置时，所述前进极限传感器46和后退极限传感器47向所述控制单元1发出警报信号。

本实施例中，还包括上升极限传感器48和下降极限传感器49，其中所述上升极限传感器48对应所述升降轴的上升极限位置设置，所述下降极限传感器49对应所述升降轴的下降极限位置设置，并且上升极限传感器48和下降极限传感器49均电性连接所述控制单元1的输入端；在所述环境试验箱3达到所述升降轴上的极限位置时，所述上升极限传感器48和下降极限传感器49向所述控制单元1发出警报信号。

其中，所述前进极限传感器46、后退极限传感器47、上升极限传感器48和下降极限传感器49选用常闭型行程开关。

本实施例中，还包括稳压电源51和滤波单元52，所述稳压电源51通过滤波单元52向本控制装置供电，以获取稳定可靠、抗干扰性高的供电。

本实施例中，还包括有具有人机交互界面的上位机6，所述上位机6与所述控制单元1通讯连接，并控制所述控制单元1，由此用户能够通过操作上位机6来远程控制试验，从而远离复杂的试验环境，提高人身安全系数的同时也减少了对试验的干扰；所述上位机6可以选用触摸屏设备或工控电脑。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环境试验箱自动定位的控制装置，其特征在于：该控制装置包括控制单元（1）和位移单元（2），所述环境试验箱（3）安装在该位移单元（2）上，所述位移单元（2）包括行走轴与升降轴，所述行走轴上设有沿该行走轴移动的行走机构（21），所述升降轴上设有沿该升降轴移动的升降机构（22），所述控制单元（1）的输出端电性连接所述行走机构（21）和升降机构（22）实现控制，构成所述位移单元（2）具有一移动范围，所述环境试验箱（3）在该位移单元（2）的移动范围内进行移动；

对应所述行走轴的初始位置设有行走零位传感器（41），所述行走机构（21）上设有行走编码器（43）；

对应所述升降轴的初始位置设有升降零位传感器（42），所述升降机构（22）上设有升降编码器（44）；

所述行走零位传感器（41）、行走编码器（43）、升降零位传感器（42）和升降编码器（44）均电性连接所述控制单元（1）的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种环境试验箱自动定位的控制装置，其特征在于：还包括前进极限传感器（46）和后退极限传感器（47），其中所述前进极限传感器（46）对应所述行走轴的前进极限位置设置，所述后退极限传感器（47）对应所述行走轴的后退极限位置设置，并且前进极限传感器（46）和后退极限传感器（47）均电性连接所述控制单元（1）的输入端；在所述环境试验箱（3）达到所述行走轴上的极限位置时，所述前进极限传感器（46）和后退极限传感器（47）向所述控制单元（1）发出警报信号。

3.根据权利要求1所述的一种环境试验箱自动定位的控制装置，其特征在于：还包括上升极限传感器（48）和下降极限传感器（49），其中所述上升极限传感器（48）对应所述升降轴的上升极限位置设置，所述下降极限传感器（49）对应所述升降轴的下降极限位置设置，并且上升极限传感器（48）和下降极限传感器（49）均电性连接所述控制单元（1）的输入端；在所述环境试验箱（3）达到所述升降轴上的极限位置时，所述上升极限传感器（48）和下降极限传感器（49）向所述控制单元（1）发出警报信号。

4.根据权利要求1所述的一种环境试验箱自动定位的控制装置，其特征在于：还包括定位确认传感器（45），该定位确认传感器（45）对应所述移动平台的目标工作位置设置，所述定位确认传感器（45）电性连接所述控制单元（1）的输入端。

5.根据权利要求1所述的一种环境试验箱自动定位的控制装置，其特征在于：还包括有具有人机交互界面的上位机（6），所述上位机（6）与所述控制单元（1）通讯连接，并控制所述控制单元（1）。

6.一种环境试验箱自动定位的控制方法，其特征在于：该控制方法通过权利要求1中所述的控制装置实现，所述方法包括如下步骤：

步骤一、控制装置中的控制单元（1）通过行走零位传感器（41）检测环境试验箱（3）在行走轴方向是否处于初始位置，若判定不处于初始位置，所述控制单元（1）控制行走机构（21）将环境试验箱（3）移动至初始位置；

所述控制单元（1）通过所述升降零位传感器（42）检测所述环境试验箱（3）在升降轴方向是否处于初始位置，若判定不处于初始位置，所述控制单元（1）控制升降机构（22）将环境试验箱（3）移动至初始位置；

完成所述环境试验箱（3）归零；

步骤二、所述控制单元（1）以一预设的第一工作位置为目标位置，分别控制行走机构（21）移动至行走轴上对应所述目标位置的一行走位置，控制升降机构（22）移动至升降轴上对应所述目标位置的一升降位置；

确认所述环境试验箱（3）到达该第一工作位置后，控制单元（1）分别通过行走编码器（43）获取环境试验箱（3）当前行走位置数据并记录，通过升降编码器（44）获取环境试验箱（3）当前升降位置数据并记录，共同形成该第一工作位置的综合位置数据；

步骤三、重复步骤二N次，N为自然数，直至所述环境试验箱（3）的所有工作位置的综合位置数据皆被记录；

步骤四、操作所述控制单元（1）选定一个已记录综合位置数据的工作位置为目标移动位置，开始自动定位动作；

步骤五、所述控制单元（1）控制所述行走机构（21），使所述环境试验箱（3）在所述行走轴上移动至对应步骤四中所述目标移动位置的行走位置；

所述控制单元（1）控制所述升降机构（22），使所述环境试验箱（3）在所述升降轴上移动至对应步骤四中所述目标移动位置的升降位置；

完成针对选定工作位置的自动定位动作。

7.根据权利要求6所述的一种环境试验箱自动定位的控制方法，其特征在于：所述步骤五中，所述控制单元（1）先控制所述环境试验箱（3）在所述行走轴上移动至所述行走位置，再控制所述环境试验箱（3）在所述升降轴上移动至所述升降位置。

8.根据权利要求7所述的一种环境试验箱自动定位的控制方法，其特征在于：于所述步骤五之前，所述控制单元（1）控制所述升降机构（22），使所述环境试验箱（3）在所述升降轴上移动至一安全高度，所述行走机构（21）在该安全高度上能够安全行走；

于所述步骤五中，所述控制单元（1）控制所述升降机构（22）于所述安全高度对应的升降位置，通过增减升降位移量，将环境试验箱（3）移动至对应步骤四中所述目标移动位置的升降位置。

9.根据权利要求6所述的一种环境试验箱自动定位的控制方法，其特征在于：对应步骤二中所述目标位置设置有定位确认传感器（45），所述步骤二中，通过所述定位确认传感器（45）判断所述环境试验箱（3）是否到达所述目标位置。

10.根据权利要求9所述的一种环境试验箱自动定位的控制方法，其特征在于：所述步骤五中，在所述环境试验箱（3）移动后，所述控制单元（1）通过所述定位确认传感器（45）判断环境试验箱（3）是否准确到达选定工作位置，若出现定位错误则发出警报，并控制本设备停止运行。

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