CN210038531U - 一种基于pmac的高精度六轴扫描架控制器 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种基于PMAC的高精度六轴扫描架控制器，包括：可编程多轴运动控制器、4个交流伺服驱动器及2个步进驱动器；所述可编程多轴运动控制器与上位机通信，其输出接口分别连接至4个交流伺服驱动器及2个步进驱动器，4个交流伺服驱动器及2个步进驱动器分别与各自对应的电机相连，所述电机均连接至扫描架。本公开核心控制部件性价比高，屏蔽性能好，抗干扰能力强。本公开可配置不同型号电机驱动器，兼容性高，集驱控于一体，将控制轴数扩大至六轴。

Description

一种基于PMAC的高精度六轴扫描架控制器

技术领域

本公开涉及扫描架控制技术领域，特别是涉及一种基于PMAC的高精度六轴扫描架控制器。

背景技术

天线扫描架作为微波暗室测试的关键设备，主要用来支撑和改变天线扫描架探头的位置，以便于天线扫描架探头对准被测设备，其可靠性、稳定性、精度将影响测试工作的成败，扫描架控制器作为扫描架的控制核心，在微波实验室测试任务中扮演着重要的角色。

在扫描架控制领域，现有技术中存在一种四轴的扫描架控制器，其核心控制单元由Clipper卡、DTC-8B、34AA三块电路板组成，最多支持四轴，电路板裸露，抗干扰能力差；使用数码表显示各轴的位置，断电重启后，位置不能保存，不具备速度实时显示功能；使用选择开关进行轴选控制、运动模式控制、程控手动控制，使用按钮实现某轴的运动，通过指示灯显示各轴正负限位、回零状态，器件可靠性低，占用了大量的I/O口，PLC控制程序复杂，接线繁多，整机走线耗时长，增加人力成本。

实用新型内容

本说明书实施方式的目的是提供一种基于PMAC的高精度六轴扫描架控制器，核心控制部件性价比高，屏蔽性能好，抗干扰能力强。可配置不同型号电机驱动器，兼容性高，集驱控于一体，将控制轴数扩大至六轴。

本说明书实施方式提供一种基于PMAC的高精度六轴扫描架控制器，通过以下技术方案实现：

包括：

可编程多轴运动控制器、4个交流伺服驱动器及2个步进驱动器；

所述可编程多轴运动控制器与上位机通信，其输出接口分别连接至4个交流伺服驱动器及2个步进驱动器，4个交流伺服驱动器及2个步进驱动器分别与各自对应的电机相连，所述电机均连接至扫描架。

进一步的技术方案，所述可编程多轴运动控制器选用型号为IMAC-LX的运动控制器。

进一步的技术方案，所述可编程多轴运动控制器还通过RS232串口与触摸屏通信。

进一步的技术方案，所述可编程多轴运动控制器通过LAN与上位机通信。

进一步的技术方案，所述交流伺服驱动器采用经过滤波处理的220V电源供电，步进驱动器及可编程多轴运动控制器采用24V直流供电。

进一步的技术方案，所述高精度六轴扫描架控制器安装在机箱内，所述机箱为方形，后面板安装若干个散热风扇及航插，前面板装有总电开关、伺服开关、急停开关。

进一步的技术方案，光栅尺安装在扫描架上，光栅尺将测量的信息反馈给所述可编程多轴运动控制器形成位置环。

进一步的技术方案，4个交流伺服驱动器接口分别通过USB线接到计算机上进行参数设置。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

本公开采用触摸屏集显示、控制于一体，减少了很多走线，取代了旋转开关、按钮、指示灯，减少了故障点，提高了可靠性；界面美观，操作方便，人机性能好。

本公开核心控制部件性价比高，屏蔽性能好，抗干扰能力强。

本公开可配置不同型号电机驱动器，兼容性高，集驱控于一体，将控制轴数扩大至六轴。

本公开实现了位置的掉电保存和速度的实时显示，可手动实现各轴的到位和位移运动。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例子的扫描架控制器工作原理图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例子一

目前的高精度四轴扫描架控制器，整机包括了控制卡、显示部件、操作按键、程控接口、电源、电机驱动器等部分，一台整机可对四轴扫描架进行手动或程序控制；具有限位保护、急停保护功能；可输出同步脉冲，能够同仪器系统实现高精度同步。存在的问题是：核心控制单元以电路板形式裸露，抗干扰能力差。位置不能断电保存，速度不能实时显示。成本高，接线繁多，整机走线耗时长。最多支持4轴。

可编程多轴运动控制器PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)是美国DELTA TAU DATA SYSTEM公司研究和开发的一种开放式多轴运动控制器。其作为全球高性能自动化与伺服控制的先进产品，功能强大，可靠性高，广泛应用于机器人、精密机床、仪器仪表等领域。

本发明利用PMAC优良性能，针对扫描架的特点，提供了一种功能完善、可支持六轴的扫描架控制器。

该实施例公开了一种基于PMAC的高精度六轴扫描架控制器，包括：

可编程多轴运动控制器、4个交流伺服驱动器及2个步进驱动器；

所述可编程多轴运动控制器与上位机通信，其输出接口分别连接至4个交流伺服驱动器及2个步进驱动器，4个交流伺服驱动器及2个步进驱动器分别与各自对应的电机相连，所述电机均连接至扫描架。

可编程多轴运动控制器选用的型号为IMAC-LX，IMAC-LX是基于Turbo PMAC2内核的能够广泛适用于各种工况的高性能、高可靠性的运动控制器。大大提高了控制系统的整体稳定性和可靠性。与传统板卡级运动控制器相比，不仅降低了接线的复杂性，完全屏蔽的工业插头和外壳也大大提高系统的抗干扰能力，最大限度地降低维护及维修成本。六轴IMAC-LX的价格大约是Clipper卡、DTC-8B、344AA三块电路板价格的一半，性价比高。

驱动器可选用松下交流伺服驱动器、HARMONIC伺服驱动器、步进电机驱动器，兼容性高。显示单元选用上海步科的触摸屏MT4100R，可编程，可与IMAC-LX通信。伺服驱动器供电电源采用220V电源并经过滤波处理，步进电机驱动器、IMAC-LX等其它部件采用24V直流供电。控制器安装在机箱内，机箱的后面板安装3个散热风扇，机箱内留有风道；机箱的前面板装有总电开关、伺服开关、急停开关，后面板装有航插座，用于控制电缆的连接。

在该实施例子中，总电开关是扫描架控制器上电开关，伺服开关控制驱动器是否上电，急停开关用于急停保护。

工作原理：扫描架控制器工作原理如图1所示，计算机通过网络向PMAC发出控制命令，PMAC解析命令并向驱动器发出控制脉冲，对于交流伺服系统，电机尾部的编码器反馈给驱动器形成速度环，安装在扫描架上的光栅尺反馈给PMAC形成位置环，驱动器内部有电流环，组成三闭环的交流伺服系统，机箱内可放置4个交流伺服驱动器；对于步进电机系统，采用开环控制，机箱内可放置2个步进驱动器。限位回零信号反馈给PMAC，软件通过监测PMAC内部的变量获取各轴的位置、速度、正负限位、是否回零等信息。触摸屏通过RS232串口以及特定通信协议实现对PMAC的控制和监测。PMAC具有EQU位置比较相等输出功能，到位输出触发脉冲；还可外接手轮手动控制。PMAC内写有PLC程序周期性监测I/O变量，响应开关、手轮、触摸屏控制。

本公开支持网络程控、本地触摸屏、手轮控制，具有正负限位保护、急停保护功能，具有断电位置记录、速度实时显示功能，具有到位脉冲输出功能。

在结构设计上，采用了标准6U机箱的一体化设计形式，集显示、控制、电机驱动等于一体，结构紧凑。

扫描架控制器的前面板左侧是总电开关、伺服开关、急停开关，右下脚有6个USB口，驱动器1-4接口可通过USB线将交流伺服驱动器接到计算机上进行参数设置，便于调试维护，鼠标接口可接鼠标操作触摸屏，留有1个备用接口。触摸屏点击轴号可以选择操作轴，实时显示各轴的位置、速度、正限位、负限位、归零；可进行归零、正向运动、反向运动、停止操作；点击“到位”后的数值输入框，输入数值以运动到指定位置；点击“位移”后的数值输入框，输入数值以运动指定的距离或角度；设有“高”、“中”、“低”三种速度模式，点击“手动”按钮进行手动/程控切换。

在该实施例子中的另外两个步进电机驱动器不具备与计算机的通信功能，相关参数手动设置好后无需改变。

扫描架控制器的后面板上部装有3个风扇，下部两排航插用于电机供电、编码器反馈、限位零点信号反馈、手轮控制接口、脉冲输出接口、备用接口，另外还布有LAN接口、交流电源接口、保险丝座、接地接口。

电机尾部的编码器通过编码器反馈接口连接至交流伺服驱动器，扫描架上的限位零点开关通过限位零点反馈接口连接至IMAC-LX，手轮通过手轮控制接口连接至IMAC-LX，IMAC-LX通过脉冲输出接口连接至其他仪器(如矢量网络分析仪)，备用接口暂时无连接，IMAC-LX通过LAN接口连接至控制计算机，外部220V交流电通过电源接口连接至电源滤波器，保险丝座内安装保险丝，机壳通过接地接口接地。

可以理解的是，在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、或“第一实施例～第N实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料的特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于PMAC的高精度六轴扫描架控制器，其特征是，包括：

可编程多轴运动控制器、4个交流伺服驱动器及2个步进驱动器；

所述可编程多轴运动控制器与上位机通信，其输出接口分别连接至4个交流伺服驱动器及2个步进驱动器，4个交流伺服驱动器及2个步进驱动器分别与各自对应的电机相连，所述电机均连接至扫描架。

2.如权利要求1所述的一种基于PMAC的高精度六轴扫描架控制器，其特征是，所述可编程多轴运动控制器选用型号为IMAC-LX的运动控制器。

3.如权利要求1所述的一种基于PMAC的高精度六轴扫描架控制器，其特征是，所述可编程多轴运动控制器还通过RS232串口与触摸屏通信。

4.如权利要求1所述的一种基于PMAC的高精度六轴扫描架控制器，其特征是，所述可编程多轴运动控制器通过LAN与上位机通信。

5.如权利要求1所述的一种基于PMAC的高精度六轴扫描架控制器，其特征是，所述交流伺服驱动器采用经过滤波处理的220V电源供电，步进驱动器及可编程多轴运动控制器采用24V直流供电。

6.如权利要求1所述的一种基于PMAC的高精度六轴扫描架控制器，其特征是，所述高精度六轴扫描架控制器安装在机箱内，所述机箱为方形，后面板安装若干个散热风扇及航插座，前面板装有总电开关、伺服开关、急停开关。

7.如权利要求1所述的一种基于PMAC的高精度六轴扫描架控制器，其特征是，光栅尺安装在扫描架上，光栅尺将测量的信息反馈给所述可编程多轴运动控制器形成位置环。

8.如权利要求1所述的一种基于PMAC的高精度六轴扫描架控制器，其特征是，4个交流伺服驱动器分别通过USB线接到计算机上进行参数设置。