一種搬運裝置行走位置控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及自動控制領域，提出了一種搬運裝置行走位置控制系統(tǒng)，包括嵌入式PC、位控板、伺服驅動器、伺服電機和條碼掃描器，其中嵌入式PC用于發(fā)送定位指令；位控板用于接收嵌入式PC發(fā)送的定位指令，并對所述定位指令進行處理和發(fā)送；伺服驅動器用于接收來自位控板的信號來驅動伺服電機；條碼掃描器用于采集搬運裝置在其行進軌道上所處的絕對位置；所述位控板、伺服驅動器和伺服電機構成閉環(huán)控制電路，所述閉環(huán)控制電路包括位置環(huán)控制電路、速度環(huán)控制電路和電流環(huán)控制電路，其中位置環(huán)控制電路位于所述位控板。通過本發(fā)明解決了目前兩種定位方式中全閉環(huán)定位速度慢、半閉環(huán)定位不方便的問題。
【專利說明】一種搬運裝置行走位置控制系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及自動控制領域，尤其涉及一種搬運裝置行走位置控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]現有的晶圓工廠潔凈空中搬運車系統(tǒng)的行走軸主要定位方式有兩種:
[0003]一種是利用條碼做全閉環(huán)控制，采用一維條碼配合伺服驅動器做全閉環(huán)控制定位，其電流環(huán)、速度環(huán)、電機位置環(huán)和絕對位置環(huán)的控制都在伺服驅動器上完成。這對伺服驅動器的控制器的性能要求很高，所有的計算都需要在伺服驅動器上完成，對于行走軸電機的高速度和高精度要求有影響。這種方式的優(yōu)點是對條碼上的任意位置都可以進行定位。
[0004]另一種方法是利用條碼標簽進行伺服驅動器半閉環(huán)定位，該方法是利用伺服驅動器和伺服電機做位置半閉環(huán)控制，潔凈空中搬運車到軌道定位點后通過條碼掃描器掃描一維條碼值進行輔助定位。這種定位方式的缺點是:只有具備一維條碼標簽的點才可以進行停止和定位，沒有一維條碼標簽的地方無法停車，一旦搬運車出現故障?？吭跓o標簽點，則現場調度系統(tǒng)無法得知該故障搬運車所處位置，無法讓其他車輛改走其他路徑，從而導致天軌上交通堵塞。此外，該種定位方式只能在預先設計好的布局中的工位的定位點貼一維條碼標簽進行標記，如果想增加工位會非常不方便，需要在天軌上對應位置增加一維條碼標簽，這給潔凈環(huán)境下的現場施工帶來極大的麻煩。
【發(fā)明內容】
[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種搬運裝置行走位置控制系統(tǒng)，包括嵌入式PC、位控板、伺服驅動器、伺服電機和條碼掃描器，其中
[0006]嵌入式PC，用于發(fā)送定位指令；
[0007]位控板，用于接收嵌入式PC發(fā)送的定位指令，并對所述定位指令進行處理和發(fā)送；
[0008]伺服驅動器，用于接收來自位控板的信號來驅動伺服電機；
[0009]條碼掃描器，用于采集搬運裝置在其行進軌道上所處的絕對位置；
[0010]所述嵌入式PC與位控板連接，所述位控板分別與伺服驅動器、伺服電機和條碼掃描器連接，所述伺服驅動器分別與位控板和伺服電機連接，所述伺服電機分別與伺服驅動器和位控板連接，所述條碼掃描器與位控板連接；
[0011]所述位控板、伺服驅動器和伺服電機構成閉環(huán)控制電路，所述閉環(huán)控制電路包括位置環(huán)控制電路、速度環(huán)控制電路和電流環(huán)控制電路，其中位置環(huán)控制電路位于所述位控板。
[0012]優(yōu)選地，所述速度環(huán)控制電路和電流環(huán)控制電路位于所述伺服驅動器。
[0013]優(yōu)選地，所述位控板與所述嵌入式PC之間通過CAN總線進行通信。
[0014]優(yōu)選地，所述位控板與所述條碼掃描器之間通過CAN-open協(xié)議進行通信。[0015]優(yōu)選地，通過對所述位控板控制器的地址總線擴展開發(fā)CAN-open主站功能，使所述位控板控制器具有2路CAN通信。
[0016]優(yōu)選地，所述位控板控制器通過自帶的編碼器接口讀取伺服驅動器反饋的伺服電機的碼盤值進行位置閉環(huán)控制，所述位控板控制器通過CAN-open讀取條碼絕對位置進行雙位置閉環(huán)控制。
[0017]優(yōu)選地，所述位控板以DSP 2812作為控制器。
[0018]優(yōu)選地，所述位控板控制器的程序掃描周期< I毫秒。
[0019]優(yōu)選地，所述條碼掃描器為支持CAN-open協(xié)議通信的一維條碼掃描器。
[0020]優(yōu)選地，所述搬運裝置為晶圓工廠搬運天車或者自動化物流倉儲系統(tǒng)堆垛機。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:把伺服驅動器的位置環(huán)控制電路放在位控板中，提高了伺服驅動器的響應速度；把條碼掃描器讀取的絕對位置放到位控板中參與全閉環(huán)控制，達到了非常準確的位置控制效果；通過條碼帶進行絕對位置定位，能實現行進軌道上任意點的定位。該控制系統(tǒng)使用條碼帶做全閉環(huán)位置控制，在提高運算速度的基礎上，有效地減小了體積，解決了現有技術兩種定位方式中全閉環(huán)定位速度慢、半閉環(huán)定位不方便的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實施例提供的潔凈空中搬運車行走位置控制系統(tǒng)結構框圖；
[0023]圖2為本發(fā)明實施例提供的潔凈空中搬運車行走位置控制系統(tǒng)在天車系統(tǒng)中的應用示意圖。
[0024]附圖中的標記說明:
[0025]1、EPC,
[0026]2、位控板，
[0027]3、伺服驅動器，
[0028]4、伺服電機，
[0029]5、條碼掃描器。
【具體實施方式】
[0030]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0031]本發(fā)明實施例是在現有的晶圓工廠中的潔凈空中搬運車及其行進軌道(以下簡稱天軌)的機械構型和功能需求的基礎上設計的一款針對潔凈空中搬運車的行走位置控制系統(tǒng)，針對本發(fā)明的搬運裝置行走位置控制系統(tǒng)而言，本實施例中搬運裝置為潔凈空中搬運車(以下簡稱天車)。下面結合附圖進行說明。
[0032]如圖1所示，本實施例為潔凈空中搬運車行走位置控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括EPC(也即嵌入式PC) 1、位控板2、伺服驅動器3、伺服電機4和條碼掃描器5，其中EPCl用于發(fā)送定位指令，位控板2用于接收EPCl發(fā)送的定位指令，并對定位指令進行處理和發(fā)送，伺服驅動器3用于接收來自位控板2的信號來驅動伺服電機4，該信號包括但不限于定位指令，條碼掃描器5用于采集天車在其天軌上所處的絕對位置。EPCl與位控板2連接，位控板2分別與伺服驅動器3、伺服電機4和條碼掃描器5連接，伺服驅動器3分別與位控板2和伺服電機4連接，伺服電機4分別與伺服驅動器3和位控板2連接，條碼掃描器5與位控板2連接。位控板2、伺服驅動器3和伺服電機4構成閉環(huán)控制電路，該閉環(huán)控制電路包括位置環(huán)控制電路、速度環(huán)控制電路和電流環(huán)控制電路，其中位置環(huán)控制電路位于位控板2，而速度環(huán)控制電路和電流環(huán)控制電路位于伺服驅動器3。
[0033]如圖1和圖2所示，位控板2與EPCl之間通過CAN總線進行通信,位控板2通過CAN-open協(xié)議與條碼掃描器5進行通信，采集天車在天軌上行走的絕對位置。本實施例中，條碼掃描器5米用一維條碼掃描器,例如SICK —維條碼帶掃描器。位控板2上的控制器21負責接受上位機EPCl發(fā)下來的定位指令，經過處理后把定位指令發(fā)給伺服驅動器3。本實施例中，位控板2的控制器采用DSP 2812。為保證伺服驅動器3對定位指令的響應足夠快，使伺服驅動器3運行在速度模式下，把對伺服電機4的位置閉環(huán)放在位控板2上。這樣，伺服驅動器3只負責處理速度環(huán)和電流環(huán)的控制，大大降低了現有技術中位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)都由伺服驅動器3來控制的任務量。為解決車輪在天軌上打滑造成的行走絕對位置不準的問題，本實施例利用支持CAN-open協(xié)議通信的一維條碼掃描器對貼在天軌上的一維條碼進行掃描定位。通過對DSP 2812的地址總線擴展開發(fā)CAN-open主站功能，從而使DSP 2812具有2路CAN通信，其程序掃描周期控制在I毫秒以內，本實施例中為I毫秒，可以滿足定位要求。DSP 2812通過自帶的編碼器接口讀取伺服驅動器3反饋的伺服電機4的碼盤值，進行位置閉環(huán)控制；DSP 2812再通過CAN-open讀取一維條碼絕對位置進行雙位置閉環(huán)控制。
[0034]本發(fā)明實施例由于把伺服驅動器3的位置環(huán)控制電路放在位控板2中，提高了伺服驅動器3的響應速度；把條碼掃描器5讀取的絕對位置放到位控板2中參與全閉環(huán)控制，達到了非常準確的位置控制效果；通過條碼帶進行絕對位置定位，能實現天軌上任意點的定位，在晶圓工廠中增加機臺或調整機臺位置時就可以方便的修改天車的定位點。該控制系統(tǒng)使用條碼帶做全閉環(huán)位置控制，在提高運算速度的基礎上，有效地減小了體積，解決了現有技術兩種定位方式中全閉環(huán)定位速度慢、半閉環(huán)定位不方便的問題。
[0035]本發(fā)明除可以用于晶圓工廠搬運天車外，還可用于自動化物流倉儲系統(tǒng)堆垛機的行走軸定位。在不同行業(yè)的應用不同，只需要根據負載的大小選擇相應的大功率伺服驅動器或者小功率伺服驅動器即可。
[0036]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種搬運裝置行走位置控制系統(tǒng)，包括嵌入式PC、位控板、伺服驅動器、伺服電機和條碼掃描器，其中 嵌入式PC，用于發(fā)送定位指令； 位控板，用于接收嵌入式PC發(fā)送的定位指令，并對所述定位指令進行處理和發(fā)送； 伺服驅動器，用于接收來自位控板的信號來驅動伺服電機； 條碼掃描器，用于采集搬運裝置在其行進軌道上所處的絕對位置； 其特征在于: 所述嵌入式PC與位控板連接，所述位控板分別與伺服驅動器、伺服電機和條碼掃描器連接，所述伺服驅動器分別與位控板和伺服電機連接，所述伺服電機分別與伺服驅動器和位控板連接，所述條碼掃描器與位控板連接； 所述位控板、伺服驅動器和伺服電機構成閉環(huán)控制電路，所述閉環(huán)控制電路包括位置環(huán)控制電路、速度環(huán)控制電路和電流環(huán)控制電路，其中位置環(huán)控制電路位于所述位控板。
2.如權利要求1所述的搬運裝置行走位置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述速度環(huán)控制電路和電流環(huán)控制電路位于所述伺服驅動器。
3.如權利要求1所述的搬運裝置行走位置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述位控板與所述嵌入式PC之間通過CAN總線進行通信。
4.如權利要求1所述的搬運裝置行走位置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述位控板與所述條碼掃描器之間通過CAN-open協(xié)議進行通信。
5.如權利要求5所述的搬運裝置行走位置控制系統(tǒng)，其特征在于:通過對所述位控板控制器的地址總線擴展開發(fā)CAN-open主站功能，使所述位控板控制器具有2路CAN通信。
6.如權利要求5所述的搬運裝置行走位置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述位控板控制器通過自帶的編碼器接口讀取伺服驅動器反饋的伺服電機的碼盤值進行位置閉環(huán)控制，所述位控板控制器通過CAN-open讀取條碼絕對位置進行雙位置閉環(huán)控制。
7.如權利要求5或6所述的搬運裝置行走位置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述位控板以DSP 2812作為控制器。
8.如權利要求5或6所述的搬運裝置行走位置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述位控板控制器的程序掃描周期<I毫秒。
9.如權利要求1所述的搬運裝置行走位置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述條碼掃描器為支持CAN-open協(xié)議通信的一維條碼掃描器。
10.如權利要求1所述的搬運裝置行走位置控制系統(tǒng)，其特征在于:所述搬運裝置為晶圓工廠搬運天車或者自動化物流倉儲系統(tǒng)堆垛機。
【文檔編號】G05D1/02GK103809590SQ201210443645
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月8日 優(yōu)先權日:2012年11月8日
【發(fā)明者】李學威, 劉一恒, 褚明杰, 陳廷輝, 曲道奎, 徐方 申請人:沈陽新松機器人自動化股份有限公司