CN114755969A - 一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制方法与系统 - Google Patents

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Abstract

一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制方法与系统，属于电气控制技术领域。所述方法包括以下步骤：步骤S1，控制装置根据压合设备的工艺设计位置，各个位置的编码器根据微脉冲位移传感器的反馈值确定编码值；步骤S2，变频器依据确定编码值进行动作驱动伺服电机，控制装置通过微脉冲位移传感器实时监控压合设备的实时位置，当实时位置超过合理范围时启动保护功能；步骤S3，控制装置通过称重传感器实时监控压合设备的压力值，当压力值超过阈值时启动保护功能；步骤S4，在终压阶段，压合设备到达终压位置后，控制装置通过称重传感器测得压合设备到达设计压力值后，将启动保压程序。

Description

一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制方法与 系统
技术领域
本发明涉及电气控制技术领域，具体涉及一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制方法与系统。
背景技术
以往，当大批客户有压合专机的需求时，由于在国内没有厂家有资质承接往往采用是国外开发制造的。所以，为了填补压合装备领域的空缺，现已开发了一种专机压合设备，该设备可完成多次翻边，实现压合，解决了压合专机压合过程的动力源的问题，但该设备的称重传感器并不能精准反馈给控制系统不同位置的压合力的状况。因此，现有的压合设备存在的缺陷为：设备在运行过程中，并不能保证压合力的精度值。
综上因素，虽然现有的压合设备可以实现压合的目的，但压合力和位移的精度值并不能得到保证。
因此，在现有技术中，针对现有的压合设备的压合力和位移的精度不准确的问题还没有提出改进的技术方案，例如：专利文献CN109719991A公开了“一种压合装置及压力控制方法”，通过伺服驱动器获取压力传感器和编码器的数据，运动控制器根据反馈的数据输出相应的控制信号至伺服驱动器，从而控制多个伺服电机。该专利文献所述技术方案仅仅可以实现压合装置的高精度压力控制，没有明确给出针对压合设备的位移的精度不准确的问题给出解决方案。专利文献CN207585564U公开了“一种压合装置”，通过设置多个位移传感器，进而判断待压组件是否受力均匀，操作便捷且检测精准。该专利文献所述技术方案仅仅能够判断待压组件是否受力均匀，其分析的技术问题也不能解决压合设备的压合力和位移的精度准确的问题。
发明内容
本发明解决了现有的压合设备的压合力和位移的精度不准确的问题。
本发明所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制方法，包括以下步骤：
步骤S1，控制装置根据压合设备的工艺设计位置，各个位置的编码器根据微脉冲位移传感器的反馈值确定编码值；
步骤S2，变频器依据确定编码值进行动作驱动伺服电机，控制装置通过微脉冲位移传感器实时监控压合设备的实时位置，当实时位置超过合理范围时启动保护功能；
步骤S3，控制装置通过称重传感器实时监控压合设备的压力值，当压力值超过阈值时启动保护功能；
步骤S4，在终压阶段，压合设备到达终压位置后，控制装置通过称重传感器测得压合设备到达设计压力值后，将启动保压程序。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的步骤S1中，所述的控制装置为PLC可编程控制器。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的步骤S2中，所述的合理范围为精度大于0mm小于等于0.1mm。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的步骤S3中，所述的阈值为不超过预先计算的理论允许值。
本发明所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制系统，所述的控制系统包括：
PLC可编程控制器、微脉冲位移传感器和称重传感器；
所述的微脉冲位移传感器用于实时采集压合设备的位置信息，并通过信息处理装置发送给PLC可编程控制器；
所述的称重传感器用于实时采集压合设备的压力信息，并通过信息转化装置发送给PLC可编程控制器；
所述的PLC可编程控制器用于实时监控微脉冲传感器采集到的位置信号和称重传感器采集到的压力信号来确认压合设备工作状态。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的位置信息是以电流信号的形式发送给信息处理装置。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的信息处理装置包括电流模拟量输入模块；
所述的电流模拟量输入模块将接收到的电流信号转化成数字信号，并发送给PLC可编程控制器。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的压力信息是以电压信号的形式发送给信息转化装置。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的信息转化装置包括放大器和电压模拟量输入模块；
所述的放大器将接受到的电压信号进行放大处理后，并发送给电压模拟量输入模块；
所述的电压模拟量输入模块将接收到的电压信号转化成数字信号，并发送给PLC可编程控制器。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述的控制系统还包括：
变频器、编码器和伺服电机；
所述的PLC可编程控制器通过变频器和编码器驱动伺服电机。
本发明解决了现有的压合设备的压合力和位移的精度不准确的问题。具体有益效果包括：
1、本发明采用微脉冲位移传感器辅助控制，保证伺服驱动压合装置到位的精度和重复到位精度，同时采用称重传感器辅助控制，保证伺服驱动压合装置在压制过程中对工件的压力不超过预先计算的理论允许值，解决了现有的压合设备的压合力和位移精度不准确的问题。
2、本发明通过称重传感器和微脉冲位移传感器辅助伺服电机驱动，形成双向闭环的控制，使设备更安全可靠。
3、本发明提出一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制方装置，此装置包括变频器、编码器、称重传感器和微脉冲传感器,解决现有设备繁琐，控制方法复杂，不利于维护的问题。
本发明适用于汽车车身零部件生产过程中需要压合成型的技术领域，解决汽车车身零部件压合成型工艺过程中压力和压合位置监控的技术问题。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明所述的驱动控制流程原理图。
图2是实施方式七所述的微脉冲位移传感器原理图：7为微脉冲位移传感器；8为电流模拟量输入模块。
图3是实施方式九所述的称重传感器原理图；4为称重传感器；5为放大器；6为电压模拟量输入模块。
图4是实施方式十所述的编码器原理图；1为伺服电机；2为变频器。
图5是实施方式十所述的编码器原理图；3为编码器。
具体实施方式
下面结合附图将对本发明的多种实施方式进行清楚、完整地描述。通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施方式一、本实施方式所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制方法，参照图1可以更好理解本实施方式，包括以下步骤：
步骤S1，控制装置根据压合设备的工艺设计位置，各个位置的编码器根据微脉冲位移传感器的反馈值确定编码值；
步骤S2，变频器依据确定编码值进行动作驱动伺服电机，控制装置通过微脉冲位移传感器实时监控压合设备的实时位置，当实时位置超过合理范围时启动保护功能；
步骤S3，控制装置通过称重传感器实时监控压合设备的压力值，当压力值超过阈值时启动保护功能；
步骤S4，在终压阶段，压合设备到达终压位置后，控制装置通过称重传感器测得压合设备到达设计压力值后，将启动保压程序。
本实施方式中，控制装置通过变频器和编码器驱动伺服电机进行稳定运动从而带动伺服驱动压合装置工作，当伺服驱动压合装置运动到指定工作位置时，控制装置依据由微脉冲传感器采集到的现场位置信号和称重传感器采集到的现场压力信号确认现场工作状态，顺次进行现场工艺动作。
实施方式二、本实施方式是对实施方式一所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制方法的进一步限定，本实施方式中，所述的步骤S1中，所述的控制装置为PLC可编程控制器。
实施方式三、本实施方式是对实施方式一所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制方法的进一步限定，本实施方式中，所述的步骤S2中，所述的合理范围为精度大于0mm小于等于0.1mm。
本实施方式中，通过采用微脉冲位移传感器辅助控制，保证伺服驱动压合装置到位的精度和重复到位精度。
实施方式四、本实施方式是对实施方式一所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制方法的进一步限定，本实施方式中，所述的步骤S3中，所述的阈值为不超过预先计算的理论允许值。
本实施方式中，采用称重传感器辅助控制，保证伺服驱动压合装置在压制过程中对工件的压力不超过预先计算的理论允许值。
实施方式五、本实施方式所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制系统，本实施方式中，所述的控制系统包括：
PLC可编程控制器、微脉冲位移传感器和称重传感器；
所述的微脉冲位移传感器用于实时采集压合设备的位置信息，并通过信息处理装置发送给PLC可编程控制器；
所述的称重传感器用于实时采集压合设备的压力信息，并通过信息转化装置发送给PLC可编程控制器；
所述的PLC可编程控制器用于实时监控微脉冲传感器采集到的位置信号和称重传感器采集到的压力信号来确认压合设备工作状态。
实施方式六、本实施方式是对实施方式五所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制系统的进一步限定，本实施方式中，所述的位置信息是以电流信号的形式发送给信息处理装置。
实施方式七、本实施方式是对实施方式五所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制系统的进一步限定，本实施方式中，所述的信息处理装置包括电流模拟量输入模块；
所述的电流模拟量输入模块将接收到的电流信号转化成数字信号，并发送给PLC可编程控制器。
本实施方式中，如图2所示，微脉冲传感器间接采集现场伺服驱动压合装置中滑块的上下位置信息，并将该位置信号以电流的形式传给电流模拟量输入模块，再由模拟量输入模块将该电流信号转化成数字信号，供PLC运算处理。
实施方式八、本实施方式是对实施方式五所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制系统的进一步限定，本实施方式中，所述的压力信息是以电压信号的形式发送给信息转化装置。
实施方式九、本实施方式是对实施方式五所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制系统的进一步限定，本实施方式中，所述的信息转化装置包括放大器和电压模拟量输入模块；
所述的放大器将接受到的电压信号进行放大处理后，并发送给电压模拟量输入模块；
所述的电压模拟量输入模块将接收到的电压信号转化成数字信号，并发送给PLC可编程控制器。
本实施方式中，如图3所示，放大器将该信号进行放大处理后，将该电压信号传输给电压模拟量输入模块，再由电压模拟量输入模块将该电压信号转化成数字信号供PLC进行运算处理。
实施方式十、本实施方式是对实施方式五所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制系统的进一步限定，本实施方式中，所述的控制装置包括：
变频器、编码器和伺服电机；
所述的PLC可编程控制器通过变频器和编码器驱动伺服电机。
本实施方式中，如图4和图5所示，PLC系统通过变频器和编码器驱动伺服电机进行稳定运动从而带动伺服驱动压合装置工作。
实施方式十一、本实施方式基于本发明所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制方法，结合具体对象提供一种实际的实施方式：
在正常生产过程中，PLC首先根据压合设备工艺设计位置及微脉冲位移传感器的反馈值确定编码器的各个位置的编码值，变频器依据该编码值进行动作，微脉冲位移传感器实时监控生产设备的实时位置，当实时位置超过合理范围时进行保护；PLC同时根据称重传感器传回的压力值对生产设备进行实时监控，当设备压力超过合理范围时，启动保护功能，保护压合工件不会因为压力过大而受损。另外，在终压阶段，当设备到达终压位置后，PLC通过称重传感器测得压合设备到达设计压力后，启动保压程序工作。

Claims (10)

1.一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，控制装置根据压合设备的工艺设计位置，各个位置的编码器根据微脉冲位移传感器的反馈值确定编码值；
步骤S2，变频器依据确定编码值进行动作驱动伺服电机，控制装置通过微脉冲位移传感器实时监控压合设备的实时位置，当实时位置超过合理范围时启动保护功能；
步骤S3，控制装置通过称重传感器实时监控压合设备的压力值，当压力值超过阈值时启动保护功能；
步骤S4，在终压阶段，压合设备到达终压位置后，控制装置通过称重传感器测得压合设备到达设计压力值后，将启动保压程序。
2.根据权利要求1所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制方法，其特征在于，所述的步骤S1中，所述的控制装置为PLC可编程控制器。
3.根据权利要求1所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制方法，其特征在于，所述的步骤S2中，所述的合理范围为精度大于0mm小于等于0.1mm。
4.根据权利要求1所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制方法，其特征在于，所述的步骤S3中，所述的阈值为不超过预先计算的理论允许值。
5.一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制系统，其特征在于，所述的控制系统包括：
PLC可编程控制器、微脉冲位移传感器和称重传感器；
所述的微脉冲位移传感器用于实时采集压合设备的位置信息，并通过信息处理装置发送给PLC可编程控制器；
所述的称重传感器用于实时采集压合设备的压力信息，并通过信息转化装置发送给PLC可编程控制器；
所述的PLC可编程控制器用于实时监控微脉冲传感器采集到的位置信号和称重传感器采集到的压力信号来确认压合设备工作状态。
6.根据权利要求5所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制系统，其特征在于，所述的位置信息是以电流信号的形式发送给信息处理装置。
7.根据权利要求5所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制系统，其特征在于，所述的信息处理装置包括电流模拟量输入模块；
所述的电流模拟量输入模块将接收到的电流信号转化成数字信号，并发送给PLC可编程控制器。
8.根据权利要求5所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制系统，其特征在于，所述的压力信息是以电压信号的形式发送给信息转化装置。
9.根据权利要求5所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制系统，其特征在于，所述的信息转化装置包括放大器和电压模拟量输入模块；
所述的放大器将接受到的电压信号进行放大处理后，并发送给电压模拟量输入模块；
所述的电压模拟量输入模块将接收到的电压信号转化成数字信号，并发送给PLC可编程控制器。
10.根据权利要求5所述的一种通过称重与位移传感器辅助伺服电机驱动的控制系统，其特征在于，所述的控制系统还包括：
变频器、编码器和伺服电机；
所述的PLC可编程控制器通过变频器和编码器驱动伺服电机。
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