專利名稱：集成在伺服系統(tǒng)中的單軸定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于運動控制領(lǐng)域，涉及到一維運動中的精確位置控制。
背景技術(shù)：
在絕大部分一維運動的位置控制領(lǐng)域中是由單軸控制器和伺服系統(tǒng)組成，單軸控制器一般包括微處理器，其通過總線分別單獨并行連接有伺服電機接口模塊、串行通訊接口模塊、CAN總線通訊接口模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸入模塊和脈寬調(diào)制輸出模塊，伺服系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動器、光電編碼器解碼電路、電機、光電編碼器、光電隔離電路；控制器和伺服系統(tǒng)通過接口或線路連接，而如果將單軸控制器能集成到伺服系統(tǒng)中去，既節(jié)約了成本又減少了接線提高了可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型提供一種集成在伺服系統(tǒng)中的單軸定位裝置。本實用新型是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的集成在伺服系統(tǒng)中的單軸定位裝置，利用現(xiàn)有的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，伺服驅(qū)動系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動器1、光電編碼器解碼電路2、電機3、光電編碼器4、光電隔離電路5，伺服驅(qū)動器1三相繞組連接電機3，電機3轉(zhuǎn)動軸同光電編碼器4連接，光電編碼器4將信號傳輸?shù)剿欧?qū)動器1內(nèi)的光電編碼器解碼電路2；單軸控制器包括微處理器，其通過總線分別單獨并行連接有伺服電機接口模塊、串行通訊接口模塊、CAN總線通訊接口模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸入模塊和脈寬調(diào)制輸出模塊；單軸控制傳感器的輸入端連接信號發(fā)生裝置6，輸出端連接伺服驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)電路。
信號發(fā)生裝置的信號觸發(fā)是觸發(fā)方式或光柵方式或光電碼盤方式。
信號發(fā)生裝置經(jīng)光電隔離同伺服驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)電路連接。
本實用新型在不降低一維運動控制精度同時能大幅度降低一維運動整體控制成本，同時提升整個系統(tǒng)的可靠性，即只要使用一個伺服系統(tǒng)就可以實現(xiàn)精確的一維運動，便于在一維運動中推廣伺服的應(yīng)用，提升一維運動產(chǎn)品的整體品質(zhì)。


圖1本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實用新型電路原理圖圖3為本實用新型電路原理圖圖4為本實用新型電路原理圖圖5為本實用新型電路原理圖1伺服驅(qū)動器，2光電編碼器解碼電路，3電機，4光電編碼器，5光電隔離電路，6信號發(fā)生裝置具體實施方式
伺服驅(qū)動器首先根據(jù)用戶設(shè)定的參數(shù)通過信號發(fā)生裝置將PCL、NCL這兩個輸入信號作為加工程序啟動信號和參考點搜索信號，若用戶將PCL定義為參考點搜索信號則電機正向搜索參考點，若是將NCL定義為參考點搜索輸入信號則電機反向搜索參考點，根據(jù)用戶的參數(shù)設(shè)置決定換步的方式是采用延時換步還是PCON輸入信號順序換步。信號發(fā)生裝置采用觸發(fā)方式，將信號通過光電隔離輸入到伺服系統(tǒng)內(nèi)電路；信號發(fā)生裝置也可以使用光柵或光電碼盤將信號通過光電隔離輸入到伺服系統(tǒng)內(nèi)電路。
其工作原理如下該集成在伺服系統(tǒng)中的單軸定位裝置是集成在伺服系統(tǒng)中的，它在伺服系統(tǒng)位置給定采樣周期中產(chǎn)生一個固定數(shù)值的脈沖數(shù)，這樣每個周期的脈沖數(shù)值就決定了電機的轉(zhuǎn)速，而有多少個周期產(chǎn)生這個固定數(shù)值的脈沖數(shù)就決定電機旋轉(zhuǎn)的角度，而電機旋轉(zhuǎn)的角度就決定了工件位移量。
用戶可以通過參數(shù)設(shè)定多個位移量，電機的旋轉(zhuǎn)速度，內(nèi)部位置指令一次濾波時間常數(shù)，我們將這里走過一個完整的位移量稱為一個工步，一個一維運動中有可能含有多個工步，當一個工步的行程走完，才有可能進入下一個工步。將從一個工步進入另外一個工步稱為換步。換步的方式可以是延時換步也可以根據(jù)外部輸入口電平的變化換步，采用哪一種形式可以由用戶設(shè)定參數(shù)的方式來決定。將一個或多個工步運行的位移量的組合稱為用戶加工程序，用戶可以通過外部輸入端口的開關(guān)狀態(tài)變化來決定程序的啟動運行或是停止運行。
用戶編程的位移量可以是絕對數(shù)值也可以是相對數(shù)值，用戶可以通過搜索參考點來得到機械零點，用戶可以選擇正向搜索參考點也可以反向搜索參考點，但按一下啟動參考點搜索開關(guān)時，電機開始運轉(zhuǎn)若有參考點信號輸入后則電機停轉(zhuǎn)，一秒后電機以低速反方向運轉(zhuǎn)，當運轉(zhuǎn)到?jīng)]有參考點信號輸入后的第一個光電編碼器C脈沖上升延的位置認為是參考零點。
參考點搜索的具體實施方法是這樣的，這里假設(shè)參考點輸入信號是NCL，當有NCL信號輸入時，則電機開始反轉(zhuǎn)，直到NOT信號沒有輸入時(POT、NOT信號為常閉)電機停轉(zhuǎn)約1秒后即反轉(zhuǎn)當再次NOT信號輸入后的第一個光電編碼器C脈沖上升延的位置認為是參考零點。這里參考點搜索的速度和后來反轉(zhuǎn)的速度都是根據(jù)用戶設(shè)定數(shù)值運行的。
當加工程序啟動信號接通后(PCL或NCL)，程序開始運行，當一個工步完成后等待信號換步(可以是延時換步，也可以是PCON輸入換步)。伺服驅(qū)動器根據(jù)用戶設(shè)定的位移量進行運轉(zhuǎn)，電機運轉(zhuǎn)時帶動光電編碼器的旋轉(zhuǎn)光電編碼器的脈沖信號通過圖2的解碼電路得到反饋的電機的旋轉(zhuǎn)量，而這里單軸控制器控制伺服驅(qū)動器每個位置環(huán)周期的給定脈沖個數(shù)，給定的脈沖個數(shù)多則電機的速度高反之則電機的速度低，為了使電機的速度不突變，則需要多給定的脈沖進行一次濾波，一次濾波時間的長短決定了電機啟動、停止的緩慢程度，若啟動信號斷開則內(nèi)部給定的脈沖為零。在一個加工工步中，給定的總脈沖數(shù)取決于用戶設(shè)定的位移量，而速度決定了每個周期的給定的脈沖個數(shù)，當將用戶設(shè)定的脈沖數(shù)發(fā)完且光電編碼器4的脈沖反饋的數(shù)值與給定相等時一個工步完成，這時若有換步信號則進行下一步工步的運行，這樣加工程序循環(huán)運行。
權(quán)利要求1.集成在伺服系統(tǒng)中的單軸定位裝置，利用現(xiàn)有的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，伺服驅(qū)動系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動器(1)、光電編碼器解碼電路(2)、電機(3)、光電編碼器(4)、光電隔離電路(5)，伺服驅(qū)動器(1)三相繞組連接電機(3)，電機(3)轉(zhuǎn)動軸同光電編碼器(4)連接，光電編碼器(4)將信號傳輸?shù)剿欧?qū)動器(1)內(nèi)的光電編碼器解碼電路(2)；單軸控制器包括微處理器，其通過總線分別單獨并行連接有伺服電機接口模塊、串行通訊接口模塊、CAN總線通訊接口模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸入模塊和脈寬調(diào)制輸出模塊，其特征在于單軸控制傳感器的輸入端連接信號發(fā)生裝置(6)，輸出端連接伺服驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)電路。
2.如權(quán)利要求1所述的集成在伺服系統(tǒng)中的單軸定位裝置，其特征在于信號發(fā)生裝置(6)的信號觸發(fā)是觸發(fā)方式或光柵方式或光電碼盤方式。
3.如權(quán)利要求1所述的集成在伺服系統(tǒng)中的單軸定位裝置，其特征在于信號發(fā)生裝置(6)經(jīng)光電隔離同伺服驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)電路連接。
專利摘要本實用新型屬于運動控制領(lǐng)域，尤其是集成在伺服系統(tǒng)中的單軸定位裝置。其伺服驅(qū)動器(1)三相繞組連接電機(3)，電機(3)轉(zhuǎn)動軸同光電編碼器(4)連接，光電編碼器(4)將信號傳輸?shù)剿欧?qū)動器(1)內(nèi)的光電編碼器解碼電路(2)；單軸控制器包括微處理器，其通過總線分別單獨并行連接有伺服電機接口模塊、串行通訊接口模塊、CAN總線通訊接口模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸入模塊和脈寬調(diào)制輸出模塊，其特征在于單軸控制傳感器的輸入端連接信號發(fā)生裝置(6)，輸出端連接伺服驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)電路。在不降低一維運動控制精度同時能大幅度降低一維運動整體控制成本，并提升整個系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號G05B19/40GK2876847SQ200620070600
公開日2007年3月7日 申請日期2006年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日
發(fā)明者王帆, 王曉偉 申請人:南京埃斯頓工業(yè)自動化有限公司, 南京埃斯頓數(shù)字技術(shù)有限公司