[發(fā)明專利]開放式交流伺服運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611173888.4
• 申請(qǐng)日: 2016-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN106774257A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳牮;謝光輝;張進(jìn)春;陳科;吳偉龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶電子工程職業(yè)學(xué)院
• 主分類號(hào): G05B23/02
• 分類號(hào): G05B23/02
• 代理公司: 重慶強(qiáng)大凱創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙)50217
• 代理人: 黃書凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)控設(shè)備的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，特別涉及交流伺服驅(qū)動(dòng)的開放式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)，包括機(jī)械執(zhí)行設(shè)備與電路控制設(shè)備，只要在電路控制設(shè)備上運(yùn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制程序就可以直接控制機(jī)械執(zhí)行設(shè)備的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。操作人員通過檢測、觀察機(jī)械設(shè)備的執(zhí)行情況來對(duì)運(yùn)動(dòng)控制程序本身進(jìn)行評(píng)價(jià)。

為了克服電子硬件平臺(tái)對(duì)于程序的限制，提高系統(tǒng)的通用性，現(xiàn)有運(yùn)動(dòng)控制程序(應(yīng)用)的試驗(yàn)系統(tǒng)多采用開放式設(shè)計(jì)。按照IEEE定義，一個(gè)開放式系統(tǒng)應(yīng)提供這樣的能力：不同平臺(tái)上運(yùn)行的應(yīng)用程序都能夠在系統(tǒng)上完全實(shí)現(xiàn)，并能和其他系統(tǒng)應(yīng)用互操作，且具有一致性的用戶界面。例如基于PC的試驗(yàn)系統(tǒng)，利用PC本身的通用性便可以運(yùn)行多種平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制程序。

以中國專利CN2573125為例，該專利公開了一種立式高速數(shù)控銑床，包括電路控制設(shè)備與機(jī)械執(zhí)行設(shè)備，該專利的機(jī)械執(zhí)行設(shè)備包括依次滑動(dòng)連接的X、Y維度運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(分別由伺服機(jī)驅(qū)動(dòng)、相應(yīng)的平臺(tái)以及滑動(dòng)連接件構(gòu)成)以及Z維度運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(由伺服機(jī)驅(qū)動(dòng)與相應(yīng)的伸縮支撐桿組成)，其中刀具(負(fù)載)設(shè)于X維度運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上。只要在電路控制設(shè)備上加載運(yùn)動(dòng)控制程序，電路控制設(shè)備就能通過控制各個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的伺服機(jī)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)三維空間內(nèi)任意形狀產(chǎn)品的精加工。

然而上述專利仍存在如下技術(shù)缺陷：

X維度、Y維度運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的整體質(zhì)量較大，完全由Z維度運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的伸縮支撐桿(以下簡稱Z軸)進(jìn)行承重，Z軸所承受的動(dòng)態(tài)荷載較大，長期使用容易發(fā)生斷裂，無論是在試驗(yàn)系統(tǒng)還是在工廠應(yīng)用中都會(huì)發(fā)生安全事故。關(guān)鍵是承重作為一種負(fù)載擾動(dòng)因素會(huì)導(dǎo)致Z向上、下運(yùn)動(dòng)參數(shù)不對(duì)稱，上、下運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)不一致，最終致使位置穩(wěn)態(tài)精度出現(xiàn)誤差，對(duì)三軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)極為不利。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠降低Z軸負(fù)載，避免Z軸斷裂、減小荷重?cái)_動(dòng)影響的開放式交流伺服運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

開放式交流伺服運(yùn)動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)，包括電路控制設(shè)備與機(jī)械執(zhí)行設(shè)備，其中機(jī)械執(zhí)行設(shè)備包括分別控制X、Y、Z三個(gè)維度位移量的伺服電機(jī)以及伺服電機(jī)所帶動(dòng)的運(yùn)動(dòng)架體，其中X維度的運(yùn)動(dòng)架體滑動(dòng)連接在Y維度的運(yùn)動(dòng)架體上，Z維度的運(yùn)動(dòng)架體為升降機(jī)構(gòu)；所述升降機(jī)構(gòu)位于X、Y維度的運(yùn)動(dòng)架體的旁側(cè)；所述電路控制設(shè)備包括分別安裝在所述X、Y、Z維度的運(yùn)動(dòng)架體上的位移傳感器，分別與X、Y、Z維度的伺服電機(jī)連接的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，與所述位移傳感器及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接的運(yùn)動(dòng)控制器(運(yùn)動(dòng)控制板卡)及工控機(jī)。

采用本發(fā)明具有如下技術(shù)效果：

1、使用前先要調(diào)零，即確定X、Y、Z維度的運(yùn)動(dòng)架體處于某一位置時(shí)，整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)處于(0，0，0)位置，這需要對(duì)所述可編程邏輯單元將此位置的位置信息記為(0，0，0)。所述(0，0，0)位置可以任意選擇，不具有特殊要求；

2、向所述可編程邏輯單元輸入需要檢測的數(shù)控程序，所述可編程邏輯單元根據(jù)所輸入的數(shù)控程序分別向與X、Y、Z維度對(duì)應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸入相應(yīng)的位移偏量，于是伺服電機(jī)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的作用下帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)架體運(yùn)動(dòng)。

由于Z維度的運(yùn)動(dòng)架體不是設(shè)置于X、Y維度運(yùn)動(dòng)架體的下方，而是設(shè)置在X、Y維度運(yùn)動(dòng)架體的旁側(cè)，所以Z維度的運(yùn)動(dòng)架體(即升降機(jī)構(gòu))的荷載大幅度減小，不易發(fā)生Z軸斷裂的現(xiàn)象，該構(gòu)造能盡量減小重力負(fù)荷擾動(dòng)引起的位置動(dòng)態(tài)誤差，從而有助于提高系統(tǒng)位置伺服精度。

3、在X、Y、Z維度的運(yùn)動(dòng)架體運(yùn)動(dòng)的過程中，所述位移傳感器會(huì)把檢測到的實(shí)際的位移量(x1，y1，z1)反饋給運(yùn)動(dòng)控制板卡，運(yùn)動(dòng)控制板卡對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制，會(huì)根據(jù)檢測的位移量與數(shù)控程序預(yù)計(jì)的位移量之間進(jìn)行比較，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述數(shù)控程序的評(píng)價(jià)。

進(jìn)一步，所述控制板卡插入工控機(jī)PCI插槽，與工控機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊，工控機(jī)能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和管理，顯示各軸運(yùn)行及多軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)軌跡。

由于部分程序需要在運(yùn)行前由相關(guān)人員提供臨時(shí)參數(shù)，所述數(shù)控面板成為臨時(shí)參數(shù)的輸入裝置；由于對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行評(píng)價(jià)后，需要進(jìn)行一定的顯示或通知，所以需要顯示器或揚(yáng)聲器，進(jìn)行視頻或音頻的顯示或通知。

進(jìn)一步，還包括教學(xué)模擬刀具與模擬待加工工件，刀具與待加工工件兩者中的一個(gè)設(shè)于所述升降機(jī)構(gòu)上，另一個(gè)則設(shè)于所述X維度的運(yùn)動(dòng)架體上。