TWI464589B - 機台運動控制系統及方法 - Google Patents

Description

機台運動控制系統及方法

本發明涉及一種機台運動控制系統及方法。

目前，常用的軸控運動電路板卡(以下簡稱“軸控卡”)多為兩軸以上的多軸運動控制卡，使用時必須安裝於電腦內，而不能安裝在機台上。當將軸控卡安裝於電腦內時，機台與該電腦的通信以及該電腦對機台伺服系統的控制需要透過多根連接線進行通信，機台的移動極不方便。另外，這種安裝於電腦內的軸控卡不但價格昂貴，而且無常用外接設備介面，沒有良好的擴展性。

鑒於以上內容，有必要提供一種機台運動控制系統及方法，可以將軸控卡應用於機台上，並透過該應用於機台上的軸控卡控制機台的運動部件進行運動。

一種機台運動控制系統，該系統運行於軸控卡中，該軸控卡裝置在機台上且包括主控制器、從控制器及運動控制器，該軸控卡透過通用串列匯流排協定與電腦進行通信，該軸控卡還與位置編碼器及荷重元資料獲取器相連，該系統包括主控制模組、運動控制模組及從控制模組，其中所述主控制模組用於透過主控制器從該電腦中獲取機台的工作參數，將所獲取的工作參數發送給所述運 動控制模組，當收到電腦發送的運動指令時，將所收到的運動指令發送給運動控制器；所述運動控制模組用於透過運動控制器接收所述運動指令，並根據所述工作參數控制機台的運動部件進行相對應的運動；所述主控制模組還用於在機台的運動部件運動過程中，透過主控制器每隔一定的時間發送資料讀取指令給從控制器；所述從控制模組用於透過從控制器接收所述資料讀取指令，從位置編碼器中讀取脈衝數，根據讀取的脈衝數計算出機台運動部件的當前位置資料，從荷重元資料獲取器讀取當前力量值，並將所述當前位置資料和當前力量值發送給主控制器；所述主控制模組還用於透過主控制器接收所述位置資料和力量值，並將所接收的位置資料和力量值發送給電腦。

一種機台運動控制方法，該方法適用於裝置有軸控卡的機台，該軸控卡包括主控制器、從控制器及運動控制器，該軸控卡透過通用串列匯流排協定與電腦進行通信，該軸控卡還與位置編碼器及荷重元資料獲取器相連，該方法包括步驟：透過主控制器從電腦中獲取機台的工作參數；透過主控制器將所獲取的工作參數發送給運動控制器；透過主控制器判斷是否收到電腦發送的運動指令；當收到運動指令時，透過主控制器將所收到的運動指令發送給運動控制器；透過運動控制器接收所述運動指令，並根據所述工作參數控制機台的運動部件進行相對應的運動；在機台的運動部件運動過程中，透過主控制器每隔一定的時間發送資料讀取指令給從控制器；透過從控制器接收所述資料讀取指令，從位置編碼器中讀取脈衝數，根據讀取的脈衝數計算出機台運動部件的當前位置資料，從荷重元資料獲取器讀取當前力量值，並將所述當前位置資料和當前力量值發送給主控制器；及透過主控制器接收所 述位置資料和力量值，並將所接收的位置資料和力量值發送給電腦。

相較於習知技術，所述的機台運動控制系統及方法，可以將軸控卡應用於機台上，並透過該應用於機台上的軸控卡控制機台的運動部件進行運動，降低了成本，提高了機台使用的方便性。

1‧‧‧電腦

2‧‧‧軸控卡

3‧‧‧伺服系統

4‧‧‧位置編碼器

5‧‧‧荷重元資料獲取器

6‧‧‧硬體限位元開關

20‧‧‧運動控制系統

21‧‧‧主控制器

22‧‧‧從控制器

23‧‧‧運動控制器

200‧‧‧從控制模組

201‧‧‧主控制模組

202‧‧‧運動控制模組

圖1係本發明機台運動控制系統較佳實施例的應用環境圖。

圖2係本發明機台運動控制方法較佳實施例的流程圖。

如圖1所示，係本發明機台運動控制系統較佳實施例的硬體架構圖。所述的機台運動控制系統(以下簡稱“運動控制系統”)20運行於軸控卡2中。該軸控卡2與電腦1、伺服系統3、位置編碼器4荷重元資料獲取器5及硬體限位元開關6相連。

其中，該軸控卡2中的主控制器21與電腦1進行通訊，所述通訊的協定為USB通用串列匯流排協定，電腦1發送運動指令給軸控卡2的主控制器21，主控制器21將所接收的運動指令發送給該軸控卡2的運動控制器23，運動控制器23在接收該運動指令後控制伺服系統3，以驅動機台的運動部件(圖中未示出)運動，從而控制機台進行相對應的工作。所述伺服系統3包括驅動器30及電機31，其中軸控卡2的運動控制器23在接收到運動指令後輸出一PFM(pulse frequency modulation)波給驅動器30，驅動器30在接收到PFM波後輸出一類比電壓給電機31，以驅動電機31運動。

所述位置編碼器4、荷重元資料獲取器5分別與機台的運動部件相 連。所述位置編碼器4用於當運動部件發生位移時，計算運動部件在運動過程中返回的脈衝數。所述的荷重元資料獲取器5用於採集機台的運動部件在運動過程中對被測物件施加的力量值。

該軸控卡中的從控制器22與位置編碼器4、荷重元資料獲取器5相連，用於獲取位置編碼器4計算出的脈衝數，並根據所獲取的脈衝數電腦台的運動部件當前的位置資料，從荷重元資料獲取器5讀取當前力量值。

所述硬體限位元開關6與運動控制器23相連，該硬體限位元開關6可為：光電限位元開關、機械限位元開關等。本實施例中以光電限位元開關為例進行說明，當運動部件上的遮片遮住光電限位元開關的光路時，該光電限位元開關發送給運動控制器23的脈衝的電平發生變化。例如：若該光電限位元開關的脈衝的原始電平為高電平，則當運動部件上的遮片遮住光電限位元開關的光路時，該光電限位元開關發送給運動控制器23的脈衝的電平轉為低電平；若該光電限位元開關的脈衝的原始電平為低電平時，則當運動部件上的遮片遮住光電限位元開關的光路時，該光電限位元開關發送給運動控制器23的脈衝的電平轉為高電平。

所述的運動控制系統20包括多個功能模組：主控制模組201、從控制模組200及運動控制模組202。

所述主控制模組201用於透過主控制器21從電腦1中獲取機台的工作參數。所述機台的工作參數包括，但不限於，資料獲取頻率、資料獲取精度、運動初始速度、運動加速度、運動模式(連續或定量模式)、運動方向(正向或負向)、脈衝方式(單向脈衝或雙相脈衝)、脈衝電平選擇(正邏輯脈衝或負邏輯脈衝)、運動 方向電平選擇(正方向邏輯電平或負方向邏輯電平)、回原點模式及硬體限位元開關的電平選擇(高電平有效或低電平有效)。

所述主控制模組201還用於透過主控制器21將所獲取的工作參數發送給運動控制器23。

所述主控制模組201還用於透過主控制器21判斷是否收到電腦1發送的運動指令。所述運動指令是指控制機台的運動部件進行運動的指令。

所述主控制模組201還用於當主控制器21收到運動指令時，透過主控制器21將所收到的運動指令發送給運動控制器23。

所述運動控制模組202用於透過運動控制器23接收所述運動指令，並根據所述工作參數控制機台的運動部件按照接收的運動指令進行相對應的運動。

所述主控制模組201還用於在機台的運動部件運動過程中，透過主控制器21每隔一定的時間發送資料讀取指令給從控制器22。

所述從控制模組200用於在從控制器22接收到所述資料讀取指令時，透過從控制器22從位置編碼器4中讀取脈衝數，根據讀取的脈衝數計算出機台運動部件的當前位置資料，從荷重元資料獲取器5讀取當前力量值，並將所述當前位置資料和當前力量值發送給主控制器21。

所述主控制模組201還用於透過主控制器21接收所述位置資料和力量值，並透過主控制器21將所接收的位置資料和力量值發送給電腦1。電腦1在收到所述位置資料和力量值後，根據所接收的位置資料和力量值進行統計、繪圖並生成測試報告，以便將資料更 直觀地顯示出來。

所述運動控制模組202還用於透過運動控制器23接收硬體限位元開關6返回的脈衝值，並根據該脈衝值判斷機台的運動部件是否觸發了光電限位元開關5。若所述工作參數中設定硬體限位元開關6的有效電平為高電平，則當所述接收到的脈衝為高電平時，所述運動控制模組202判斷該運動部件觸發了光電限位元開關5，或者，當所述接收到的脈衝為低電平時，所述運動控制模組202判斷該運動部件沒有觸發光電限位元開關5。

所述運動控制模組202還用於當機台的運動部件觸發了光電限位元開關5時，透過運動控制器23根據工作參數中回原點模式控制機台的運動部件返回原點位置。

如圖2所示，係本發明機台運動控制方法較佳實施例的流程圖。

步驟S10，主控制模組201透過主控制器21從電腦1中獲取機台的工作參數。

步驟S12，主控制模組201透過主控制器21將所獲取的工作參數發送給運動控制器23。

步驟S14，主控制模組201透過主控制器21判斷是否收到電腦1發送的運動指令。所述運動指令是指控制機台的運動部件進行運動的指令。

步驟S16，當主控制器201收到運動指令時，主控制模組201透過主控制器21將所收到的運動指令發送給運動控制器23。

步驟S18，運動控制模組202透過運動控制器23接收所述運動指令 ，並根據所述工作參數控制機台的運動部件進行相對應的運動。

步驟S20，在機台的運動部件運動過程中，主控制模組201透過主控制器21每隔一定的時間發送資料讀取指令給從控制器22。

步驟S22，從控制模組200透過從控制器22接收所述資料讀取指令，透過從控制器22從位置編碼器4中讀取脈衝數，根據讀取的脈衝數計算出機台運動部件的當前位置資料，從荷重元資料獲取器5讀取當前力量值，並將所述當前位置資料和當前力量值發送給主控制器21。

步驟S24，主控制模組201透過主控制器21接收所述位置資料和力量值，並將所接收的位置資料和力量值發送給電腦1。電腦1在收到所述位置資料和力量值後，根據所接收的位置資料和力量值進行統計、繪圖並生成測試報告，以便將資料更直觀地顯示出來。

步驟S26，運動控制模組202透過運動控制器23接收硬體限位元開關6返回的脈衝值，並根據該脈衝值判斷機台的運動部件是否觸發了光電限位元開關5。若所述工作參數中設定硬體限位元開關6的有效電平為高電平時有效，則當所述接收到的脈衝為高電平時，所述運動控制器23判斷該運動部件觸發了光電限位元開關5。當所述接收到的脈衝為低電平時，所述運動控制器23判斷該運動部件沒有觸發光電限位元開關5。

步驟S28，當機台的運動部件觸發了光電限位元開關5時，運動控制模組202透過運動控制器23根據工作參數中回原點模式的控制機台的運動部件返回原點位置。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟 ，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，本發明之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

1‧‧‧電腦

2‧‧‧軸控卡

3‧‧‧伺服系統

4‧‧‧位置編碼器

5‧‧‧荷重元資料獲取器

6‧‧‧硬體限位元開關

20‧‧‧運動控制系統

21‧‧‧主控制器

22‧‧‧從控制器

23‧‧‧運動控制器

200‧‧‧從控制模組

201‧‧‧主控制模組

202‧‧‧運動控制模組

Claims (6)

1. 一種機台運動控制系統，該系統運行於軸控卡中，該軸控卡裝置在機台上且包括主控制器、從控制器及運動控制器，該軸控卡透過通用串列匯流排協定與電腦進行通信，該軸控卡還與位置編碼器及荷重元資料獲取器相連，該系統包括主控制模組、運動控制模組及從控制模組，其中所述主控制模組用於透過主控制器從該電腦中獲取機台的工作參數，將所獲取的工作參數發送給所述運動控制模組，當收到電腦發送的運動指令時，將所收到的運動指令發送給運動控制器；所述運動控制模組用於透過運動控制器接收所述運動指令，並根據所述工作參數控制機台的運動部件進行相對應的運動；所述主控制模組還用於在機台的運動部件運動過程中，透過主控制器每隔一定的時間發送資料讀取指令給從控制器；所述從控制模組用於透過從控制器接收所述資料讀取指令，從位置編碼器中讀取脈衝數，根據讀取的脈衝數計算出機台運動部件的當前位置資料，從荷重元資料獲取器讀取當前力量值，並將所述當前位置資料和當前力量值發送給主控制器，所述當前力量值是機台的運動部件在運動過程中對被測物件施加的力量值；所述主控制模組還用於透過主控制器接收所述位置資料和力量值，並將所接收的位置資料和力量值發送給電腦。
2. 如申請專利範圍第1項所述的機台運動控制系統，其中，所述軸控卡還與硬體限位元開關相連。
3. 如申請專利範圍第2項所述的機台運動控制系統，其中，所述運動控制模組還用於透過運動控制器接收硬體限位元開關返回的脈衝值，根據該脈 衝值判斷機台的運動部件是否觸發了光電限位元開關，及當機台的運動部件觸發了光電限位元開關時，透過運動控制器根據工作參數中回原點模式控制機台的運動部件返回原點位置。
4. 一種機台運動控制方法，該方法適用於裝置有軸控卡的機台，該軸控卡包括主控制器、從控制器及運動控制器，該軸控卡透過通用串列匯流排協定與電腦進行通信，該軸控卡還與位置編碼器及荷重元資料獲取器相連，該方法包括步驟：透過主控制器從電腦中獲取機台的工作參數；透過主控制器將所獲取的工作參數發送給運動控制器；透過主控制器判斷是否收到電腦發送的運動指令；當收到運動指令時，透過主控制器將所收到的運動指令發送給運動控制器；透過運動控制器接收所述運動指令，並根據所述工作參數控制機台的運動部件進行相對應的運動；在機台的運動部件運動過程中，透過主控制器每隔一定的時間發送資料讀取指令給從控制器；透過從控制器接收所述資料讀取指令，從位置編碼器中讀取脈衝數，根據讀取的脈衝數計算出機台運動部件的當前位置資料，從荷重元資料獲取器讀取當前力量值，並將所述當前位置資料和當前力量值發送給主控制器，所述當前力量值是機台的運動部件在運動過程中對被測物件施加的力量值；及透過主控制器接收所述位置資料和力量值，並將所接收的位置資料和力量值發送給電腦。
5. 如申請專利範圍第4項所述的機台運動控制方法，其中，所述軸控卡中的運動控制器與硬體限位元開關相連。
6. 如申請專利範圍第5項所述的機台運動控制方法，其中，該方法還包括步驟：透過運動控制器接收硬體限位元開關返回的脈衝值，根據該脈衝值判斷機台的運動部件是否觸發了光電限位元開關；及當機台的運動部件觸發了光電限位元開關時，透過運動控制器根據工作參數中回原點模式的控制機台的運動部件返回原點位置。