[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

本發明公開了一種基于激光的金屬表面硬化系統的速度跟隨方法，在跟隨速度上提出采用三段式速度控制使得從電機能做到快速啟動，中間過程平穩，緩慢停止，跟隨效果好。在打開氣缸啟動跟隨之前，將從電機的速度先加速至與主電機相同，有效解決了蓋板與產品的位置超前或滯后問題。同時，本發明由于在從電機加速至設定的初始速度后，考慮到該速度與主電機的實際運動速度可能存在偏差，需要對比編碼器的實時反饋數據，采取閉環控制，利用增量式PID算法對從電機的運動速度進行調整，使其與主電機的速度保持一致，能有效提高速度跟隨的精度，解決三軸實際線速度在視覺上同步的缺陷，真正起到在數值上同步的效果，增加了系統的魯棒性。

技術領域

本申請屬于電機跟隨控制技術領域，具體涉及一種基于激光的金屬表面硬化系統的速度跟隨方法。

背景技術

激光處理金屬表面硬化的加工過程是指主電機攜帶產品做持續低速運動，對射式光電傳感器檢測到產品后隔一定的距離，從電機1所在的X軸打開氣缸1，氣缸控制一個蓋板覆蓋住產品表面凹槽，從電機1從回零點開始跟隨主電機運動，完成激光對產品的加工。運動至手持器設定的距離后關閉氣缸，減速直至X軸停止運動并快速返回回零點。對于下一個產品，則由從電機2和氣缸2完成同樣的運動過程。從電機1和2交替運動，以保證激光對生產線上的每一個產品進行加工。其中，主電機是伺服電機帶圓盤負載，從電機是伺服電機帶絲杠負載。在此過程中，主電機速度恒定，從電機1和從電機2需要不斷的啟停，因此，速度跟隨是該部分的核心技術難點。因為激光具有極高的能量，所以從電機對主電機的速度跟隨的同步性能是保證產品最終被有效加工的重要因素。在整個運動過程中，兩個從電機需要完成加速、勻速、減速的運動過程，跟隨速度要保證與主電機的運動速度一致，但由于主電機和從電機所帶負載不同，電子齒輪比和減速機也不同，所以不可避免的存在著啟動的同步問題，如何處理從加速到勻速運動的這一段路程也是該部分的一個關鍵問題。

現有速度跟隨存在的主要問題有：1、在跟隨過程中，跟隨誤差的累積導致后面的一段位置出現不完全同步，存在略微的位置超前或者滯后問題，影響產品的加工效果。2、主從電機速度設置時，跟隨速度難以確定。在某一速度下，需要經過多次調試才使得主電機所在軸和從電機所在軸在視覺上保持一致，而實際是否完全同步還無法確定。

發明內容

本申請的目的在于提供一種基于激光的金屬表面硬化系統的速度跟隨方法，降低主從電機的跟隨誤差，保持主從電機同步運行。

為實現上述目的，本申請所采取的技術方案為：

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，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、從電機初始速度、從電機跟隨距離、從電機的單圈脈沖數和單圈長度、從電機返回速度；

步驟3、控制主從電機回零，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所述從電機初始速度；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所述從電機初始速度；

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，根據從電機實際轉速和主電機實際轉速計算主從電機的實際線速度誤差；