[發(fā)明專利]一種環(huán)拋機的多電機運動控制系統(tǒng)及其控制方法

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• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108803500A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設計）人: 朱祥龍;康仁科;馬進;金洙吉;董志剛;郭江
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

1.一種環(huán)拋機的多電機運動控制系統(tǒng)，其特征在于：包括主電源(1)、工控機(2)、運動控制模塊、驅(qū)動模塊、電機模塊、變頻器模塊和數(shù)據(jù)采集卡(3)；所述的運動控制模塊包括運動控制卡A(4)、運動控制卡B(5)和運動控制卡C(6)，所述的驅(qū)動模塊包括伺服驅(qū)動器A(7)、伺服驅(qū)動器B(8)、伺服驅(qū)動器C(11)、伺服驅(qū)動器D(12)、直線電機驅(qū)動器(13)、(5)相步進驅(qū)動器(14)和AKD伺服驅(qū)動器(15)；所述的變頻器模塊包括變頻器A(9)和變頻器B(10)；所述的電機模塊包括工件進給伺服電機(16)、工件轉(zhuǎn)動伺服電機(17)、修正盤進給變頻電機(18)、修正盤轉(zhuǎn)動變頻電機(19)、車刀徑向伺服電機(20)、車刀軸向伺服電機(21)、測頭徑向直線電機(22)、測頭軸向步進電機(23)和主軸直驅(qū)電機(24)；所述的主電源(1)與工控機(2)連接；

所述的工控機(2)分別與運動控制卡A(4)的輸入端、運動控制卡B(5)的輸入端、運動控制卡C(6)的輸入端和數(shù)據(jù)采集卡(3)的輸出端連接；

所述的運動控制卡A(4)的輸出端分別與伺服驅(qū)動器A(7)、伺服驅(qū)動器B(8)、變頻器A(9)和變頻器B(10)的輸入端連接；所述的伺服驅(qū)動器A(7)、伺服驅(qū)動器B(8)、變頻器A(9)和變頻器B(10)的輸出端分別與工件進給伺服電機(16)、工件轉(zhuǎn)動伺服電機(17)、修正盤進給變頻電機(18)和修正盤轉(zhuǎn)動變頻電機(19)連接；

所述的運動控制卡B(5)的輸出端分別與伺服驅(qū)動器C(11)和伺服驅(qū)動器D(12)的輸入端連接，所述的伺服驅(qū)動器C(11)和伺服驅(qū)動器D(12)的輸出端分別與車刀徑向伺服電機(20)和車刀軸向伺服電機(21)連接；

所述的運動控制卡C(6)的輸出端分別與直線電機驅(qū)動器(13)、(5)相步進驅(qū)動器(14)和AKD伺服驅(qū)動器(15)的輸入端連接，所述的直線電機驅(qū)動器(13)、(5)相步進驅(qū)動器(14)和AKD伺服驅(qū)動器(15)的輸出端分別與測頭徑向直線電機(22)、測頭軸向步進電機(23)和主軸直驅(qū)電機(24)連接；

所述的數(shù)據(jù)采集卡(3)的輸入端與電機模塊各電機的狀態(tài)信號輸出接口相連接；

所述的工控機(2)安裝基于LabVIEW平臺和研華通用API函數(shù)框架開發(fā)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括常用功能模塊、工件及修正盤運動控制模塊、盤面面型測量模塊、機床狀態(tài)顯示模塊、盤面面型修整模塊和急停模塊；

所述的常用功能模塊由運動控制卡開關、驅(qū)動器開關、液壓油泵和水冷機啟動開關、復位開關、狀態(tài)顯示燈和電機狀態(tài)顯示欄組成，運動控制卡開關實現(xiàn)對運動控制卡的開啟及關閉；驅(qū)動器開關實現(xiàn)對各個驅(qū)動器單元的開啟及關閉；液壓油泵和水冷機啟動開關實現(xiàn)對液壓油泵和水冷機的開啟及關閉，隨后實現(xiàn)主軸直驅(qū)電機(24)的開啟及關閉；復位開關實現(xiàn)對機床錯誤的重新設置和停止其運動；狀態(tài)顯示燈實現(xiàn)對機床各個關鍵部分狀態(tài)的監(jiān)控；電機狀態(tài)顯示欄對所有電機的狀態(tài)進行實時監(jiān)控并反饋到用戶操作界面中；

所述的工件及修正盤運動控制模塊由工件運動控制模塊和修正盤運動控制模塊組成，工件運動控制模塊對工件進給伺服電機(16)和工件轉(zhuǎn)動伺服電機(17)進行獨立控制，包括實現(xiàn)工件的左右擺動和旋轉(zhuǎn)運動；修正盤運動控制模塊對修正盤進給變頻電機(18)和修正盤轉(zhuǎn)動變頻電機(19)進行獨立控制，包括實現(xiàn)修正盤的左右擺動和旋轉(zhuǎn)運動；

所述的盤面面型測量模塊由測量起點控制模塊、參數(shù)輸入模塊、測量控制模塊及參數(shù)顯示模塊組成，測量起點控制模塊實現(xiàn)測量起點的點對點靈活控制；參數(shù)輸入模塊實現(xiàn)對測量參數(shù)及要求的輸入；測量控制模塊實現(xiàn)對測量動作的控制；參數(shù)顯示模塊實現(xiàn)對測量參數(shù)的實時顯示；

所述的機床狀態(tài)顯示模塊對機床的工件進給伺服電機(16)、工件轉(zhuǎn)動伺服電機(17)、修正盤進給變頻電機(18)、修正盤轉(zhuǎn)動變頻電機(19)、車刀徑向伺服電機(20)、車刀軸向伺服電機(21)、測頭徑向直線電機(22)、測頭軸向步進電機(23)和主軸直驅(qū)電機(24)的狀態(tài)進行實時顯示，便于在操作過程中及時發(fā)現(xiàn)問題并通過調(diào)試解決；

所述的盤面面型修整模塊由修整參數(shù)輸入模塊、修整控制模塊及修整參數(shù)顯示模塊組成，修整參數(shù)輸入模塊實現(xiàn)對修整參數(shù)及要求的輸入；修整控制模塊實現(xiàn)對修整動作的控制；修整參數(shù)顯示模塊實現(xiàn)對修整參數(shù)的實時顯示；

所述的急停模塊優(yōu)先級最高，內(nèi)嵌于常用功能模塊、工件及修正盤運動控制模塊、盤面面型測量模塊、機床狀態(tài)顯示模塊和盤面面型修整模塊中，當電機狀態(tài)異常時，操作人員按下急停按鈕觸發(fā)此模塊，迅速停止各個電機的所有動作。

2.一種環(huán)拋機的多電機運動控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

A、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過LabVIEW的定時結構和事件結構預先設置好各個布爾按鈕值變化時觸發(fā)的事件分支并明確觸發(fā)各個事件分支的條件；

B、數(shù)據(jù)采集卡(3)在定時結構的設置下按時對電機模塊的各電機的狀態(tài)進行掃描，將數(shù)據(jù)傳至布爾數(shù)組中，實現(xiàn)對電機模塊的各電機狀態(tài)的實時監(jiān)控；

C、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)觸發(fā)LabVIEW事件結構啟動運動控制模塊和驅(qū)動模塊的各驅(qū)動器；

D、運動控制模塊的參數(shù)信息發(fā)生改變時，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的定時結構掃描所有預設事件分支，將改變之后的參數(shù)信息和所有觸發(fā)各事件分支的條件相比較，將匹配成功的事件結構分支中包含的脈沖、方向和頻率等控制信息及命令通過工控機(2)傳輸至運動控制模塊中；

E、運動控制模塊按照事件分支中包含的控制信息及命令向?qū)姍C的驅(qū)動器輸出脈沖信號和方向信號，實現(xiàn)對對應電機的精確控制。