CN114136669B - 一种车轮旋转装置及其定位检测补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车轮旋转装置及其定位检测补偿方法，通过固定地面上的定位检测接近开关信号和伺服位置目标到达信号，记录两个旋转位置值并计算偏差值，把半闭环系统的电机编码器和固定地面之间建立联系，实现某种意义上的“全闭环”，调整伺服每次运行目标位置是“增步”或“减步”，设定容许定位精度内的窗口值，对偏差值进行“撞墙式”的动态控制，实现旋转装置的位置定位检测和自动补偿消除误差。

Description

一种车轮旋转装置及其定位检测补偿方法

技术领域

本发明属于火车车轮检测设备的自动控制技术领域，涉及车轮检测线用车轮外观旋转检查装置，尤其涉及一种车轮旋转装置及其定位检测补偿方法。

背景技术

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

随着我国轨道交通快速发展，对火车车轮检测和装备的要求也进一步提高，在新建的火车车轮检测生产线外观检测设备中，旋转装置采用了伺服驱动控制。该装置通过机械手自动放置三件车轮并单向旋转，每次旋转120°一个角度完成上料位、检查位、下料位循环流转，实现了自动上下料和车轮检测同时进行。在常用的车轮检测设备伺服控制系统中，带编码器的伺服电机驱动减速机和负载轴，带动圆盘朝一个方向单向旋转。这样的半闭环位置控制系统，由于机械设计和制造精度等原因、机械传动比对应电子齿轮比可能存在微小误差，一直单向旋转会产生累计误差且无法检测到。常见的解决方法是进行回原点校准操作，这样可以把累计的误差消除掉。但是这样需要定期停机并执行回原点校准操作，降低了生产效率，操作复杂。

由于是半闭环控制方式且存在旋转累计误差，给定位准确性和自动化生产带来不利影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实现旋转位置定位检测，并且自动补偿消除误差，控制装置满足定位精度，保证机械手可靠上下车轮，避免定期回原点校准操作的麻烦的车轮旋转装置及其定位检测补偿方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种车轮旋转装置，具有：

转盘，其上设有上料位、检测位和下料位；

定位挡块，设置在所述转盘上，定位检测元件能够检测到所述定位挡块；

驱动装置，能够驱动所述转盘转动。

所述驱动装置为驱动电机和齿轮传动机构。

一种上述的车轮旋转装置的定位检测补偿方法，包括如下步骤：

1)装置自动运行，旋转三个角度为一圈，此时安装在装置地面上的定位检测接近开关感应到定位挡块；

2)定位检测信号由0变1，定位检测上升沿信号记录伺服当前位置传送到旋转位置值1中；

3)伺服轴目标位置到达信号由0变1，信号上升沿记录伺服当前位置传送到旋转位置值2中；

4)因为定位检测上升沿先到达，上升沿信号后到达，计算偏差值＝旋转位置值2－旋转位置值1；这个偏差值的变化量反映了旋转装置相对地面的时间定位偏差，每圈采集并计算出这个偏差值就可以检测出累计误差；

5)该旋转装置一圈位置值在766666～766667LU之间，那么旋转每个角度是255555～255556LU之间，设定255555LU为减步运行目标值，255556LU为增步运行目标值；

6)伺服电机每次运行只有“增步”或“减步”两种运行状态，减步运行后，当偏差值≦窗口最小值时转为增步运行模式；增步后当偏差值≧窗口最大值时转为减步运行模式，如此不断的循环转换，实现了对偏差值进行动态控制，最终使旋转装置自动补偿消除误差。

上述第5)步中，实际采集计算出的偏差值的中间值为700LU，这个偏差值的基础值和定位检测接近开关和挡块的尺寸有关，它的相对变化量是实际累计偏差；经过跟踪测量，当减步运行一段时间偏差值会逐渐减小，反之会逐渐增大；根据设备的定位精度要求，把窗口最小值设定为650LU，窗口最大值设定为750LU；当偏差值≦窗口最小值时，每步目标值+1LU开始增步运行模式；如果偏差值≧窗口最大值时，每步目标值-1LU开始减步运行模式。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果，实现旋转位置定位检测，并且自动补偿消除误差，控制装置满足定位精度，保证机械手可靠上下车轮，避免定期回原点校准操作的麻烦。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的车轮旋转装置的结构示意图；

图2为图1的车轮旋转装置工作示意图；

图3为图1的车轮旋转装置的定位检测位置值采集图；

图4为图1的车轮旋转装置的工作原理流程图。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

参见图1-4，一种车轮旋转装置，是应用于车轮检测线成品检测设备上，采用了伺服驱动控制，带编码器的伺服电机驱动减速机构和负载轴，带动圆盘朝一个方向单向旋转，构成一个半闭环位置控制(图1)。生产线的上下料机械手自动放置三件车轮在装置上，装置单向旋转每次旋转120°一个角度完成上料位、检测位、下料位循环流转(图2)。旋转装置的减速齿轮比＝13800/18≈ 766.66666667，每个位置定位精度要求±0.05°。

控制过程如下：

1、装置自动运行，旋转三个角度为一圈，此时安装在装置地面上的定位检测接近开关(图2)感应到定位挡块(图2)。

2、定位检测信号由0变1，定位检测上升沿信号记录伺服当前位置传送到旋转位置值1中。

3、伺服轴目标位置到达信号AxisPosOK由0变1，AxisPosOK信号上升沿记录伺服当前位置传送到旋转位置值2中。补充说明：AxisPosOK信号是S120 伺服系统基本定位控制功能块FB284的输出管脚，当伺服轴的目标位置到达会给出这个BOOL信号。

4、因为定位检测上升沿先到达，AxisPosOK上升沿信号后到达，计算偏差值＝旋转位置值2－旋转位置值1。这个偏差值的变化量反映了旋转装置相对地面的时间定位偏差，每圈采集并计算出这个偏差值就可以检测出累计误差(图 3)。

5、该旋转装置一圈位置值在766666～766667(LU)之间，那么旋转每个角度是255555～255556(LU)之间，设定255555(LU)为减步运行目标值，255556(LU) 为增步运行目标值。实际采集计算出的偏差值是700(LU)左右，这个偏差值的基础值和定位检测接近开关和挡块的尺寸有关，它的相对变化量是实际累计偏差。经过跟踪测量，当减步运行一段时间偏差值会逐渐减小，反之会逐渐增大。根据设备的定位精度要求，把窗口最小值设定为650(LU)，窗口最大值设定为 750(LU)。当偏差值≦窗口最小值时，每步目标值+1(LU)开始增步运行模式；如果偏差值≧窗口最大值时，每步目标值-1(LU)开始减步运行模式(图4)。

6、伺服电机每次运行只有“增步”或“减步”两种运行状态，减步运行一段时间后当偏差值≦窗口最小值时转为增步运行模式，增步运行一段时间后当偏差值≧窗口最大值时转为减步运行模式，如此不断的循环转换，实现了对偏差值进行“撞墙式”的动态控制，最终使旋转装置自动补偿消除误差。

通过固定地面上的定位检测接近开关信号和伺服位置目标到达信号，记录两个旋转位置值并计算偏差值，把半闭环系统的电机编码器和固定地面之间建立联系，实现某种意义上的“全闭环”，调整伺服每次运行目标位置是“增步”或“减步”，设定容许定位精度内的窗口值，对偏差值进行“撞墙式”的动态控制，实现旋转装置的位置定位检测和自动补偿消除误差。

进行位置定位检测，并且进行自动补偿消除。保证设备的定位准确性，控制定位精度，保障设备可靠运行，避免定期回原点校准操作的麻烦，提高生产效率和工作节奏。

采用上述的方案后，运行平稳正常、定位精度符合要求，保证机械手可靠上下车轮，无需回原点操作，实现了自动定位检测和补偿消除误差功能，提高生产效率和工作节奏。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种车轮旋转装置的定位检测补偿方法，其特征在于，具有：

转盘，其上设有上料位、检测位和下料位；

定位挡块，设置在所述转盘上，定位检测元件能够检测到所述定位挡块；

驱动装置，能够驱动所述转盘转动；

包括如下步骤：

1)装置自动运行，旋转三个角度为一圈，此时安装在装置地面上的定位检测接近开关感应到定位挡块；

2)定位检测信号由0变1，定位检测上升沿信号记录伺服当前位置传送到旋转位置值1中；

3)伺服轴目标位置到达信号由0变1，信号上升沿记录伺服当前位置传送到旋转位置值2中；

4)因为定位检测上升沿先到达，上升沿信号后到达，计算偏差值＝旋转位置值2－旋转位置值1；这个偏差值的变化量反映了旋转装置相对地面的时间定位偏差，每圈采集并计算出这个偏差值就可以检测出累计误差；

5)该旋转装置一圈位置值在766666～766667LU之间，那么旋转每个角度是255555～255556LU之间，设定255555LU为减步运行目标值，255556LU为增步运行目标值；上述第5)步中，实际采集计算出的偏差值的中间值为700LU，这个偏差值的基础值和定位检测接近开关和挡块的尺寸有关，它的相对变化量是实际累计偏差；经过跟踪测量，当减步运行一段时间偏差值会逐渐减小，反之会逐渐增大；根据设备的定位精度要求，把窗口最小值设定为650LU，窗口最大值设定为750LU；当偏差值≦窗口最小值时，每步目标值+1LU开始增步运行模式；如果偏差值≧窗口最大值时，每步目标值-1LU开始减步运行模式；

6)伺服电机每次运行只有“增步”或“减步”两种运行状态，减步运行后，当偏差值≦窗口最小值时转为增步运行模式；增步后当偏差值≧窗口最大值时转为减步运行模式，如此不断的循环转换，实现了对偏差值进行动态控制，最终使旋转装置自动补偿消除误差。

2.如权利要求1所述的车轮旋转装置的定位检测补偿方法，其特征在于，所述驱动装置为驱动电机和齿轮传动机构。