[發明專利]一種基于激光的金屬表面硬化系統的速度跟隨方法

有效

• 申請號: 202110641720.6
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113458606B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 董輝;徐嘉晨;鄒立;方芳;姚榮康;羅立鋒;俞立
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H02P5/46
• 分類號: H02P5/46;B23K26/352
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊天嬌

1.一種基于激光的金屬表面硬化系統的速度跟隨方法，所述金屬表面硬化系統包括光電式對射傳感器、主電機、第一從電機和第二從電機，且主電機、第一從電機和第二從電機分別連接有對應的編碼器，其特征在于，所述基于激光的金屬表面硬化系統的速度跟隨方法，包括：

步驟1、設置主電機、第一從電機和第二從電機的電機驅動方式和電機控制方式；

步驟2、獲取預設參數，所述預設參數包括主電機運動速度、第一從電機的從電機初始速度、第一從電機的從電機跟隨距離、第一從電機的單圈脈沖數和單圈長度、第一從電機的從電機返回速度、第二從電機的從電機初始速度、第二從電機的從電機跟隨距離、第二從電機的單圈脈沖數和單圈長度、第二從電機的從電機返回速度；

步驟3、控制主電機、第一從電機和第二從電機回零，并在回零后控制主電機基于所述主電機運動速度開始運動，取第一從電機和第二從電機兩者中的一者作為當前運動從電機；

步驟4、在光電式對射傳感器檢測到產品之后，判斷當前檢測到的產品是否為待加工的第一個產品，若是，則在光電式對射傳感器檢測到第四個產品時控制當前運動從電機在回零位置從靜止開始加速至當前運動從電機的從電機初始速度；若不是，則控制當前運動從電機在回零位置直接從靜止開始加速至當前運動從電機的從電機初始速度；

步驟5、接收與當前運動從電機連接的編碼器反饋的當前運動從電機的從電機實際轉速，以及與主電機連接的編碼器反饋的主電機實際轉速，根據當前運動從電機的從電機實際轉速和主電機實際轉速計算主電機和當前運動從電機的實際線速度誤差；

步驟6、若計算得到的主電機和當前運動從電機的實際線速度誤差在預設范圍內，則控制當前運動從電機保持當前速度從回零位置開始運動；否則根據所述主電機和當前運動從電機的實際線速度誤差調節當前運動從電機的速度并返回步驟5；

步驟7、根據當前運動從電機的單圈脈沖數和單圈長度計算當前運動從電機從回零位置開始運動的實際運動距離，當當前運動從電機的實際運動距離與當前運動從電機的從電機跟隨距離相等時，控制當前運動從電機減速至停止并以當前運動從電機的從電機返回速度回零；

步驟8、取第一從電機和第二從電機兩者中的另一者作為當前運動從電機，并返回步驟4繼續執行，直至完成所有產品的加工。

2.如權利要求1所述的基于激光的金屬表面硬化系統的速度跟隨方法，其特征在于，所述主電機、第一從電機和第二從電機的電機驅動方式均采用PWM變頻控制方式，所述主電機、第一從電機和第二從電機的電機控制方式均采用脈沖及方向控制方式。

3.如權利要求1所述的基于激光的金屬表面硬化系統的速度跟隨方法，其特征在于，所述判斷當前檢測到的產品是否為待加工的第一個產品，包括：

所述金屬表面硬化系統中包含兩對光電式對射傳感器，第一對光電式對射傳感器安裝在金屬表面硬化系統的X軸回零點開始往前間隔三個產品距離的位置，第二對光電式對射傳感器安裝在金屬表面硬化系統的X軸和Z軸的硬限位之后；

所述判斷當前檢測到的產品是否為待加工的第一個產品包括：在金屬表面硬化系統啟動時，若第一對光電式對射傳感器檢測到產品而第二對光電式對射傳感器未檢測到產品，則認為當前檢測到的產品為待加工的第一個產品；否則認為當前檢測到的產品不是待加工的第一個產品。

4.如權利要求1所述的基于激光的金屬表面硬化系統的速度跟隨方法，其特征在于，所述根據當前運動從電機的從電機實際轉速和主電機實際轉速計算主電機和當前運動從電機的實際線速度誤差，包括：

設主電機的主電機實際轉速為，當前運動從電機的從電機實際轉速為；

設主電機的實際線速度為，當前運動從電機的實際線速度為，則：

式中，為主電機的圓盤式負載的直徑，為圓周率；

式中，為當前運動從電機的絲杠螺距；

則計算主電機和當前運動從電機的實際線速度誤差為：

式中，為主電機的實際線速度，為當前運動從電機的實際線速度。

5.如權利要求1所述的基于激光的金屬表面硬化系統的速度跟隨方法，其特征在于，根據所述主電機和當前運動從電機的實際線速度誤差調節當前運動從電機的速度，包括：

將主電機和當前運動從電機的實際線速度誤差作為控制量運用增量式PID算法改變其作用于當前運動從電機的輸出的PWM信號的頻率，將新的PWM信號傳輸至當前運動從電機對應的電機驅動器來調節當前運動從電機的轉速。