[發明專利]一種基于數字孿生的運動控制實訓裝置、系統及方法

在審

• 申請號: 202210525032.8
• 申請日: 2022-05-14
• 公開（公告）號: CN114879595A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 石瑩
• 申請（專利權）人: 申思（上海）科技發展有限公司
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05;G09B9/00
• 代理公司: 北京盛凡佳華專利代理事務所(普通合伙) 11947
• 代理人: 吳少均

1.一種基于數字孿生的運動控制實訓裝置，其特征在于，包括實訓桌、集成運動控制系統和設置在實訓桌上的控制面板；

所述集成運動控制系統包括可編程自動化控制器、SERCOS接口、數字式運動控制模塊、伺服驅動器、電機和執行機構；所述可編程自動化控制器通過SERCOS接口依次與數字式運動控制模塊、伺服驅動器和電機連接；

所述上位機通過SERCOS接口與伺服驅動器連接；

所述執行機構為三軸伺服運動裝置；所述執行結構內置有多個處理器，用于接收可編程自動化控制器和上位機下發的順序控制和過程控制指令；所述執行機構與控制面板電性連接；所述控制面板內置有多個預定功能指令，用于直接控制執行機構執行指令對應的運動功能。

2.根據權利要求1所述的一種基于數字孿生的運動控制實訓裝置，其特征在于，所述三軸伺服運動裝置有X軸、Y軸和Z軸組成；所述X軸、Y軸和Z軸均由伺服電機、聯軸器和絲杠組成；所述伺服電機通過聯軸器與電機相連的絲杠和導向桿電性連接。

3.根據權利要求2所述的一種基于數字孿生的運動控制實訓裝置，其特征在于，所述X軸固定在實訓桌桌面上；所述X軸為兩個平行軸X1軸和X2軸；所述Y軸垂直于X軸，且固定在隨X軸旋轉而沿X軸方向運動的兩個滑塊上；所述Z軸垂直于X軸和Y軸構成的平面，并固定在沿Y軸運動的滑塊上。

4.根據權利要求3所述的一種基于數字孿生的運動控制實訓裝置，其特征在于，所述Z軸上安裝有隨Z軸移動的滑塊，且該滑塊上安裝有夾具。

5.一種基于數字孿生的運動控制實訓系統，其特征在于，包括實訓桌和上位機；

所述實訓桌上安裝有三軸伺服運動裝置和數字式運動控制模塊；所述三軸伺服運動裝置內置有多個處理器；所述處理器通過實訓桌背板的無源數據總線來獲取上位機下發的指令；所述數字式運動控制模塊包括數字量輸入模塊和模擬量I/O模塊、通信模塊和特殊功能模塊；所述處理器通過數字量輸入模塊接收外部控制信號；所述處理器通過通信模塊與上位機通信連接。

6.根據權利要求5所述的一種基于數字孿生的運動控制實訓系統，其特征在于，所述數字式運動控制模塊通過SERCOS接口與三軸伺服運動裝置連接；所述三軸伺服運動裝置上安裝有多個伺服電動機。

7.根據權利要求6所述的一種基于數字孿生的運動控制實訓系統，其特征在于，所述數字式運動控制模塊通過SERCOS接口與四臺伺服驅動器構成一個通信回路；所述伺服驅動器通過電纜與伺服電動機連接；所述伺服電動機上安裝有光電編碼器、帶差動線驅動數據和換向信號和磁釋放抱閘器。

8.根據權利要求1所述的一種基于數字孿生的運動控制實訓系統，其特征在于，所述實訓桌上部署有控制面板；所述控制面板的按鈕與數字量輸入模塊的接點連接；所述處理器獲取數字量輸入模塊的指令，控制伺服電機運動。

9.一種基于數字孿生的運動控制實訓方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1：上位機向實訓桌下發運動控制實訓方案；

步驟S2：數字式運動控制模塊接收運動指令，發送至數字式運動控制模塊的處理器；

步驟S3：處理器通過伺服驅動器控制三軸伺服運動裝置的伺服電機控制三軸執行相應運動；

步驟S4：處理器將伺服電機的工作參數通過編碼器反饋給伺服驅動器；

步驟S5：伺服驅動器通過網絡接口傳輸至上位機；

步驟S6：上位機以運行速度、加速度以及角位移方式顯示在人機交互界面上。

10.根據權利要求1所述的一種基于數字孿生的運動控制實訓方法，其特征在于，所述步驟S1中，運動控制實訓方案還可以通過可編程自動化控制器進行自定義，并通過控制面板選擇自定義的方案。