CN203660941U - 抗传动轴间隙干扰的全闭环控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种抗传动轴间隙干扰的全闭环控制装置，包括电机、电机自带的增量编码器、用于固定电机的固定板、与电机输出轴联接的转接轴以及安装在该转接轴末端的绝对编码器；该绝对编码器通过SSI读取电路与控制器电连接，该控制器通过DA模块与伺服驱动器连接，该伺服驱动器与所述电机电连接，该电机又与所述绝对编码器电连接，构成电流环、速度环与位置环的三闭环控制。该装置可以实现真正的全闭环伺服控制，可以精准定位，有效地克服了电机传动机构间隙的干扰。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种伺服电机控制系统，尤指一种抗传动轴间隙干扰的全闭环控制装置。
背景技术
无刷直流电机相对交流电机具有结构简单、转动惯量小、运行可靠、维护方便等优点，由其组成的伺服系统在数控机床、机器人、冶金、纺织、医疗器械、化工、军事雷达、火炮、航天等领域具有广阔的应用前景。
目前直流伺服电机控制系统都是双环控制模式，即电流（扭矩）环与速度环，速度环是由电机本身自带的内部增量式编码器组成的控制系统，内部增量式编码器信号输入给伺服驱动器，伺服驱动器控制电机，形成双闭环策略。
而工业机器人一般需要多个电机驱动每一个关节轴，控制多电机实现机器人末梢姿态的变化是机器人控制核心技术，尤其是多轴联动的控制策略较为重要，且要考虑每一关节伺服系统的精准度，仅仅凭借电机自带的增量编码器很难实现高精度控制。这是因为，传动系统的各传动件之间不可避免的具有间隙，仅通过速度环的反馈很难克服传动轴间隙的干扰。
本案发明人通过长期研究机器人（尤其是焊接机器人）关节的电机控制系统的工作模式，其在轨迹规划时，机器人末梢姿态控制精度要求非常高，以往都是以电枢电流构成力矩环，以电机内部自带增量编码器组成速度环，而直流伺服电机位置环的关节角反馈量，只是对速度环上的增量编码器，通过可逆计数器的办法，间接获取直流伺服电机位置角来实现。这样组对定位不准确，不是真正的位置环，特别是电机传动机构有间隙干扰时，焊接机器人在焊缝位置跟踪时误差较大，末梢姿态描述不精准。因此要想精度控制机器人末端姿态，必须每一关节控制轴要高精度控制才能满足实际需求。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种抗传动轴间隙干扰的全闭环控制装置，其可以实现真正的三环控制，以克服传动轴间隙干扰，提高精度。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是：
一种抗传动轴间隙干扰的全闭环控制装置，包括电机、电机自带的增量编码器、用于固定电机的固定板、与电机输出轴联接的转接轴以及安装在该转接轴末端的绝对编码器；该绝对编码器通过SSI读取电路与控制器电连接，该控制器通过DA模块与伺服驱动器连接，该伺服驱动器与所述电机电连接，该电机又与所述绝对编码器电连接，构成电流环、速度环与位置环的三闭环控制。
所述的绝对编码器固定在一安装座上。
所述的安装座为L形安装座，该L形安装座固定在所述的固定板。
所述的转接轴上连接有活动板，所述的绝对编码器固定在一L形安装座上，该L形安装座绕过所述的活动板固定在所述固定板上。
所述电机的输出轴与转接轴之间设置有减速机构，所述的转接轴与绝对编码器之间通过联轴器进行联接。
采用上述方案后，由于本实用新型增加了一个外部绝对编码器，并且该绝对编码器是放置在整个传动机构的末端，并采用三环控制方式，即位置环、速度环和电流环，构成闭环控制系统，其中位置环的反馈有绝对编码器完成，速度环的反馈由内部增量编码器完成，扭矩环的反馈由直流伺服电机电枢反电势反馈间接得到，而且各反馈信息是同时处理，从而实现了真正的全闭环伺服电机的控制系统，可以精准定位，有效地克服了电机传动机构间隙的干扰。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的控制系统图；
图3是本实用新型应用于焊接机器人的主视图；
图4是本实用新型应用于焊接机器人的左视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详述。
本实用新型所揭示的是一种抗传动轴间隙干扰的全闭环控制装置，如图1、2所示，为本实用新型的较佳实施例。所述的全闭环控制装置包括电机1、电机自带的增量编码器2、用于固定电机1的固定板3、与电机1输出轴联接的转接轴4以及安装在该转接轴4末端的绝对编码器5。其中，该绝对编码器5通过SSI读取电路6与控制器7电连接，该控制器7通过DA模块8与伺服驱动器9连接，该伺服驱动器9则与自带增量编码器2的所述电机1电连接，该电机1又与所述绝对编码器7电连接，构成电流（扭矩）环、速度环与位置环的三闭环控制。
通常，电机输出轴与转接轴4之间还设置有减速机构，甚至设置有两级减速机构，所述的转接轴4与绝对编码器5之间还可以再通过联轴器10进行联接。而所述的绝对编码器5是设置在整个传动机构的末端，这样才能准确监控末端的位置，并进行反馈，以保证精准定位。
为了固定所述的绝对编码器5，可以将该绝对编码器5固定在一安装座11上。
对于机器人来说，可以设置多个上述控制装置，如图3、4所示，即为所述的控制装置应用于焊接机器人的实例。该焊接机器人的每个关节处都设置有上述控制装置S。由于机器人的各关节之间通过臂杆连接，因此所述的转接轴4上还连接有活动板12（臂杆），且前一个关节的活动板即为后一关节的固定板。由于各关节都是运作的，为了固定支撑各关节中的绝对编码器5，可以将所述的安装座11设置成L形并固定在所述固定板3上，L形的安装座11可以绕过所述的活动板12，将绝对编码器5安装在所述转接轴4的末端。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围。故但凡依本实用新型的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本实用新型专利涵盖的范围之内。
Claims (5)
1.一种抗传动轴间隙干扰的全闭环控制装置，其特征在于：包括电机、电机自带的增量编码器、用于固定电机的固定板、与电机输出轴联接的转接轴以及安装在该转接轴末端的绝对编码器；该绝对编码器通过SSI读取电路与控制器电连接，该控制器通过DA模块与伺服驱动器连接，该伺服驱动器与所述电机电连接，该电机又与所述绝对编码器电连接，构成电流环、速度环与位置环的三闭环控制。
2.根据权利要求1所述的抗传动轴间隙干扰的全闭环控制装置，其特征在于：所述的绝对编码器固定在一安装座上。
3.根据权利要求2所述的抗传动轴间隙干扰的全闭环控制装置，其特征在于：所述的安装座为L形安装座，该L形安装座固定在所述的固定板。
4.根据权利要求1所述的抗传动轴间隙干扰的全闭环控制装置，其特征在于：所述的转接轴上连接有活动板，所述的绝对编码器固定在一L形安装座上，该L形安装座绕过所述的活动板固定在所述固定板上。
5.根据权利要求1-4之一所述的抗传动轴间隙干扰的全闭环控制装置，其特征在于：所述电机的输出轴与转接轴之间设置有减速机构，所述的转接轴与绝对编码器之间通过联轴器进行联接。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107538494A (zh) * | 2016-06-29 | 2018-01-05 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种基于转矩传感器和编码器的机器人控制方法及系统 |
| CN108123655A (zh) * | 2016-11-26 | 2018-06-05 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 双码盘电机控制系统 |
| CN108873802A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-11-23 | 佛山职业技术学院 | 一种用于光伏组件清洁检测机器人的电路控制系统 |
| CN111015739A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-17 | 六壹八技术(深圳)有限公司 | 刹车机构及机器人 |
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