[發明專利]一種基于實時控制器的多軸伺服控制系統

有效

• 申請號: 201810610459.1
• 申請日: 2018-06-14
• 公開（公告）號: CN108663993B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 韓非;任兆廷
• 申請（專利權）人: 商飛信息科技（上海）有限公司
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414;G05B19/042
• 代理公司: 上海驍象知識產權代理有限公司 31315
• 代理人: 趙俊寅

本發明公開一種基于實時控制器的多軸伺服控制系統，屬于機器人與數控裝備技術領域。本發明的基于實時控制器的多軸伺服控制系統包括電機，所述電機用于向機器人或數控機床提供工作動力，還包括伺服驅動器、實時控制器以及上位機，所述實時控制器用于執行控制算法程序生成控制量信息；所述伺服驅動器用于根據所述控制量信息驅動所述電機控制所述機器人或數控機床的工作并反饋實際位置信息；所述上位機，用于顯示并保存所述實時控制器的控制量信息和所述伺服驅動器反饋的實際位置信息。本發明的一種基于實時控制器的多軸伺服控制系統，能夠提供開放式的軟件開發環境和豐富的硬件接口，為用戶提供快速便捷的二次開發。

技術領域

本發明涉及一種基于實時控制器的多軸伺服控制系統，屬于機器人與數控裝備技術領域。

背景技術

目前商用的六自由度串聯機器人、并聯機器人往往是從ABB、安川、發那科、庫卡等公司購買的整套系統；而商用的數控機床往往是從西門子、發那科、三菱等公司購買數控系統，然后再配合伺服驅動裝置和機床本體組裝而成。用戶只能按照其使用說明書限定的功能進行操作，由于其采用專用的控制芯片作為CPU，具有加密功能，對于多軸伺服系統關鍵的功能如運動插補、速度規劃、位置環控制、速度環控制、系統模型辨識、數據采集和通訊等功能，用戶難以深入其中進行修改和采集機器人或數控機床相關數據信息，并不具有開放性。而國內外有很多企業、科研機構和高校對于六自由度串聯機器人、并聯機器人和數控機床等多軸伺服系統的控制系統要求要有開放性，可以讓用戶自由的修改所有的控制策略，驗證其在多軸伺服系統研究的各類算法和功能，獲取多軸伺服系統的信息，同時需要有豐富的外設接口，因此，研究設計一款開放式多軸伺服控制系統就顯得尤為必要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于實時控制器的多軸伺服控制系統，能夠提供開放式的軟件開發環境和豐富的硬件接口，為用戶提供快速便捷的二次開發。

本發明提供技術方案如下：

本發明提供了一種基于實時控制器的多軸伺服控制系統，包括電機，

所述電機用于向機器人或數控機床提供工作動力，其特征在于，還包括伺服驅動器、實時控制器以及上位機，

所述實時控制器，包括對外開放的多種功能模塊，用于執行控制算法程序生成控制量信息；

所述伺服驅動器，用于根據所述控制量信息驅動所述電機控制所述機器人或數控機床的工作并反饋實際位置信息，其中所述伺服驅動器的工作模式包括力矩模式、速度模式和位置模式；

所述上位機，用于顯示并保存所述實時控制器的控制量信息和所述伺服驅動器反饋的實際位置信息。

根據本發明的一實施方式，所述實時控制器包括程序執行模塊和接口模塊，所述程序執行模塊執行控制算法程序生成控制量信息并通過接口模塊發送給所述伺服驅動器和上位機。

根據本發明的另一實施方式，所述程序執行模塊包括伺服使能單元、G代碼編譯單元、速度規劃模塊單元、數控插補單元、運動學逆解單元、單軸運動控制單元、輪廓誤差控制單元和編碼器反饋單元，

伺服使能單元，用于向伺服驅動器提供使能信號和抱閘信號；

G代碼編譯單元，用于編譯控制算法程序并獲取控制量信息；

速度規劃單元，用于根據控制量信息規劃各個采樣時刻所需的進給切向速度；

數控插補單元，用于接收所述速度規劃單元所規劃的合成進給線速度，并在在笛卡爾坐標系下生成運動軌跡；

運動學逆解單元，用于逆解所述運動軌跡到各個運動軸上；

單軸控制單元，用于根據所述運動學逆解單元的逆解結果向所述伺服驅動器輸出單軸控制信息，控制所述機器人或數控機床的單軸運動，所述單軸控制信息包括力矩信號、速度信號、位置信號和方向信號；