專(zhuān)利名稱(chēng)：一種數(shù)控系統(tǒng)及其軸運(yùn)動(dòng)速度的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種數(shù)控系統(tǒng)及其軸運(yùn)動(dòng)速度的控制方法。
背景技術(shù)：
目前，數(shù)控系統(tǒng)中，為了方便用戶(hù)的手動(dòng)操作通常都配備了手輪并具備手輪模式。在此模式下，用戶(hù)搖動(dòng)手輪，手輪會(huì)產(chǎn)生一系列脈沖，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)脈沖的個(gè)數(shù)、頻率以及方向控制軸跟隨手輪運(yùn)動(dòng)。其中，軸跟隨手輪運(yùn)動(dòng)主要有兩個(gè)指標(biāo):響應(yīng)時(shí)間和位置精度。其中，響應(yīng)時(shí)間是指當(dāng)手輪開(kāi)始搖動(dòng)時(shí)，軸也開(kāi)始運(yùn)動(dòng)；當(dāng)手輪停止搖動(dòng)時(shí)，軸也停止運(yùn)動(dòng)；當(dāng)手輪變向搖動(dòng)時(shí)，軸也變向運(yùn)動(dòng)。位置精度是指軸運(yùn)動(dòng)的距離必須等于手輪搖動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)與每一脈沖所代表的步長(zhǎng)的乘積。現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)控系統(tǒng)通常采用固定的軸運(yùn)動(dòng)速度V。若手輪搖動(dòng)速度比較快，軸以速度V就無(wú)法在一個(gè)控制周期T內(nèi)到達(dá)指定的位置，則導(dǎo)致手輪停止時(shí)，軸需要繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間才能到達(dá)指定位置，這就造成了響應(yīng)延時(shí)。若手輪搖動(dòng)速度比較慢，軸以速度V到達(dá)指定位置的時(shí)間小于控制周期T，那么在每個(gè)控制周期T內(nèi)都會(huì)有一個(gè)加減速的過(guò)程，這就造成了軸的爬行現(xiàn)象。針對(duì)上述問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)的解決方案是將手輪模式分為速度模式和位置模式，但數(shù)控系統(tǒng)仍然采用固定的軸運(yùn)動(dòng)速度V。在速度模式下，主要追求響應(yīng)時(shí)間。具體而言，在手輪停止時(shí)，直接控制軸以最大加速度減速到零。在位置模式下，主要追求位置精度。具體而言，在手輪停止后，繼續(xù)控制軸以速度V運(yùn)動(dòng)到指定位置再停止。但是，單采用速度模式容易造成定位不準(zhǔn)以及出現(xiàn)丟步現(xiàn)象，單采用位置模式在手輪搖動(dòng)速度很快時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的延時(shí)現(xiàn)象。因此為了滿(mǎn)足同時(shí)滿(mǎn)足響應(yīng)時(shí)間和位置精度的要求需要在兩個(gè)模式間進(jìn)行多次切換，增加了操作的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種數(shù)控系統(tǒng)即其軸運(yùn)動(dòng)速度的控制方法，能夠在一個(gè)較寬的手輪搖動(dòng)速度范圍內(nèi)，同時(shí)保證軸運(yùn)動(dòng)的位置精度和軸與手輪的同步性。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種數(shù)控系統(tǒng)的軸運(yùn)動(dòng)速度的控制方法，該方法包括:搖動(dòng)手輪以產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號(hào)；以固定周期獲取手輪的脈沖信號(hào)數(shù)；根據(jù)脈沖信號(hào)數(shù)計(jì)算每一固定周期的終止時(shí)刻對(duì)應(yīng)的軸的目標(biāo)位置；檢測(cè)軸在每一固定周期的終止時(shí)刻對(duì)應(yīng)的實(shí)際位置；結(jié)合目標(biāo)位置和實(shí)際位置計(jì)算每一固定周期對(duì)應(yīng)的軸的目標(biāo)速度；調(diào)整每一固定周期內(nèi)軸的當(dāng)前速度至目標(biāo)速度以控制軸以目標(biāo)速度運(yùn)動(dòng)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種數(shù)控系統(tǒng)，該數(shù)控系統(tǒng)包括軸；手輪，產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號(hào)；脈沖信號(hào)獲取模塊，以固定周期獲取手輪的脈沖信號(hào)數(shù)；位置檢測(cè)模塊，檢測(cè)軸在每一固定周期的終止時(shí)刻對(duì)應(yīng)的實(shí)際位置；控制模塊，根據(jù)脈沖信號(hào)數(shù)計(jì)算每一固定周期的終止時(shí)刻對(duì)應(yīng)的軸的目標(biāo)位置，結(jié)合目標(biāo)位置和實(shí)際位置計(jì)算每一固定周期對(duì)應(yīng)的軸的目標(biāo)速度，并調(diào)整每一固定周期內(nèi)軸的當(dāng)前速度至目標(biāo)速度以控制軸以目標(biāo)速度運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的有益效果是:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明的數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)脈沖信號(hào)數(shù)計(jì)算每一固定周期的終止時(shí)刻對(duì)應(yīng)的軸的目標(biāo)位置并檢測(cè)軸在每一固定周期的終止時(shí)刻對(duì)應(yīng)的實(shí)際位置，然后結(jié)合該目標(biāo)位置和該實(shí)際位置計(jì)算每一固定周期對(duì)應(yīng)的軸的目標(biāo)速度，進(jìn)而調(diào)整每一固定周期內(nèi)軸的當(dāng)前速度至目標(biāo)速度以控制軸以目標(biāo)速度運(yùn)動(dòng)。使得軸在每一固定周期的終止時(shí)刻都能調(diào)整當(dāng)前速度到目標(biāo)速度，然后以該目標(biāo)速度運(yùn)動(dòng)，因此，本發(fā)明能夠根據(jù)手輪搖動(dòng)的快慢來(lái)調(diào)整軸的目標(biāo)速度，使軸的目標(biāo)速度適應(yīng)手輪的運(yùn)動(dòng)，從而能夠使手輪與軸達(dá)到幾乎同步運(yùn)動(dòng)，即同步開(kāi)始、同步結(jié)束和同步轉(zhuǎn)向，且軸能夠運(yùn)動(dòng)到手輪脈沖指定的位置處。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2是圖1所示的數(shù)控系統(tǒng)的脈沖信號(hào)和位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系；圖3是本發(fā)明數(shù)控系統(tǒng)的軸運(yùn)動(dòng)速度的控制方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種數(shù)控系統(tǒng)，其包括軸、手輪、脈沖信號(hào)獲取模塊、位置檢測(cè)模塊以及控制模塊。其中，手輪產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)獲取模塊以固定周期獲取手輪的脈沖信號(hào)數(shù)，位置檢測(cè)模塊檢測(cè)軸在每一固定周期的終止時(shí)刻對(duì)應(yīng)的實(shí)際位置，控制模塊根據(jù)脈沖信號(hào)數(shù)計(jì)算每一固定周期的終止時(shí)刻對(duì)應(yīng)的軸的目標(biāo)位置，結(jié)合目標(biāo)位置和實(shí)際位置計(jì)算每一固定周期對(duì)應(yīng)的軸的目標(biāo)速度，并調(diào)整每一固定周期內(nèi)軸的當(dāng)前速度至目標(biāo)速度以控制軸以目標(biāo)速度運(yùn)動(dòng)。使得軸在每一固定周期的終止時(shí)刻都能調(diào)整當(dāng)前速度到目標(biāo)速度，然后以該目標(biāo)速度運(yùn)動(dòng)，因此，本發(fā)明能夠根據(jù)手輪的搖動(dòng)的快慢來(lái)調(diào)整軸的目標(biāo)速度，使軸的目標(biāo)速度適應(yīng)手輪的運(yùn)動(dòng)，從而能夠使手輪與軸達(dá)到幾乎同步運(yùn)動(dòng)，即同步開(kāi)始、同步結(jié)束和同步轉(zhuǎn)向，且軸能夠運(yùn)動(dòng)到手輪脈沖指定的位置處。請(qǐng)參閱圖1和圖2，數(shù)控系統(tǒng)10包括軸11、手輪12、脈沖信號(hào)獲取模塊13、位置檢測(cè)模塊14以及控制模塊15。其中，手輪12為光電編碼器,是一種機(jī)床外部設(shè)備。在手輪12上有100個(gè)刻度，手輪每搖動(dòng)一個(gè)刻度就產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，因此，當(dāng)用戶(hù)連續(xù)搖動(dòng)手輪12時(shí)，手輪12會(huì)產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號(hào)。脈沖信號(hào)獲取模塊13以固定周期T獲取手輪12的脈沖信號(hào)數(shù)，并把每一固定周期T獲取到的脈沖信號(hào)數(shù)依次傳送到控制模塊15。位置檢測(cè)模塊14檢測(cè)軸11在每一固定周期T的終止時(shí)刻對(duì)應(yīng)的實(shí)際位置。具體而言，軸11在初始時(shí)刻Ttl的實(shí)際位置為Ptl，在第一個(gè)固定周期的終止時(shí)刻T1對(duì)應(yīng)的實(shí)際位置為P1，在第i個(gè)固定周期的終止時(shí)刻Ti對(duì)應(yīng)的實(shí)際位置為Pi,依次類(lèi)推?？刂颇K15控制軸11運(yùn)動(dòng)。具體而言，根據(jù)該每一固定周期的脈沖信號(hào)數(shù)計(jì)算軸11在該固定周期的終止時(shí)刻的目標(biāo)位置，根據(jù)目標(biāo)位置和實(shí)際位置計(jì)算每一固定周期對(duì)應(yīng)的軸11的目標(biāo)速度；進(jìn)一步調(diào)整每一固定周期內(nèi)軸的當(dāng)前速度至目標(biāo)速度以控制軸以目標(biāo)速度運(yùn)動(dòng)。實(shí)際控制中，當(dāng)手輪12搖動(dòng)時(shí)，脈沖信號(hào)獲取模塊13在第一個(gè)固定周期的終止時(shí)刻Tl獲取到第一個(gè)固定周期的脈沖信號(hào)數(shù)，控制模塊15根據(jù)第一個(gè)固定周期的脈沖信號(hào)數(shù)計(jì)算第一個(gè)固定周期內(nèi)軸11的目標(biāo)速度并控制軸11以該目標(biāo)速度運(yùn)動(dòng)。因此，第一個(gè)固定周期的終止時(shí)刻T1的實(shí)際位置P1與初始時(shí)刻Ttl的實(shí)際位置Ptl相同。下面，詳細(xì)介紹軸11在每一固定周期的目標(biāo)速度的運(yùn)算過(guò)程:本實(shí)施例中，控制模塊15在脈沖信號(hào)獲取模塊13每獲取一個(gè)固定周期T的脈沖信號(hào)數(shù)后計(jì)算該固定周期T的終止時(shí)刻的目標(biāo)位置。具體而言，例如，脈沖信號(hào)獲取模塊13在第i個(gè)固定周期的終止時(shí)刻Ti獲 取了第i個(gè)固定周期T的脈沖信號(hào)數(shù)，則控制模塊15計(jì)算第i個(gè)固定周期T的終止時(shí)刻Ti的目標(biāo)位置Si，并且Si滿(mǎn)足:Si=SiJNjL (公式 I)其中，Si^1表不第1-Ι個(gè)固定周期的終止時(shí)刻IV1的目標(biāo)位置，Ni表不第i個(gè)固定周期T的脈沖信號(hào)數(shù)，L為手輪12每產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)所對(duì)應(yīng)的步長(zhǎng)。因?yàn)檩S11在第一個(gè)固定周期T的終止時(shí)刻T1才開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，因此令Stl=Ptl,因此，軸11在第i個(gè)固定周期T的終止時(shí)刻Ti的目標(biāo)位置Si滿(mǎn)足:
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控系統(tǒng)的軸運(yùn)動(dòng)速度的控制方法，其特征在于，所述方法包括: 搖動(dòng)手輪以產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號(hào)； 以固定周期獲取所述手輪的脈沖信號(hào)數(shù)； 根據(jù)所述脈沖信號(hào)數(shù)計(jì)算每一所述固定周期的終止時(shí)刻對(duì)應(yīng)的所述軸的目標(biāo)位置； 檢測(cè)所述軸在每一所述固定周期的終止時(shí)刻對(duì)應(yīng)的實(shí)際位置； 結(jié)合所述目標(biāo)位置和所述實(shí)際位置計(jì)算每一所述固定周期對(duì)應(yīng)的所述軸的目標(biāo)速度； 調(diào)整每一所述固定周期內(nèi)所述軸的當(dāng)前速度至所述目標(biāo)速度以控制所述軸以所述目標(biāo)速度運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述軸在第i個(gè)所述固定周期的終止時(shí)刻的目標(biāo)位置Si滿(mǎn)足:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述結(jié)合所述目標(biāo)位置和所述實(shí)際位置計(jì)算每一所述固定周期對(duì)應(yīng)的所述軸的目標(biāo)速度的步驟包括: 根據(jù)所述目標(biāo)位置和所述實(shí)際位置計(jì)算每一所述固定周期對(duì)應(yīng)的所述軸的規(guī)劃運(yùn)動(dòng)距離； 根據(jù)所述規(guī)劃運(yùn)動(dòng)距離計(jì)算每一所述固定周期所對(duì)應(yīng)的所述軸的目標(biāo)速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述軸在第i個(gè)所述固定周期的規(guī)劃運(yùn)動(dòng)距離Di滿(mǎn)足:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述λ的取值滿(mǎn)足:I< λ <3;使得在相鄰的兩個(gè)所述固定周期之間所述軸的速度能夠平滑過(guò)渡。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，T的取值范圍為30毫秒到50毫秒。
7.一種數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)控系統(tǒng)包括: 軸； 手輪，產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號(hào)； 脈沖信號(hào)獲取模塊，以固定周期獲取所述手輪的脈沖信號(hào)數(shù)； 位置檢測(cè)模塊，檢測(cè)所述軸在每一所述固定周期的終止時(shí)刻對(duì)應(yīng)的實(shí)際位置； 控制模塊，根據(jù)所述脈沖信號(hào)數(shù)計(jì)算每一所述固定周期的終止時(shí)刻對(duì)應(yīng)的所述軸的目標(biāo)位置，結(jié)合所述目標(biāo)位置和所述實(shí)際位置計(jì)算每一所述固定周期對(duì)應(yīng)的所述軸的目標(biāo)速度，并調(diào)整每一所述固定周期內(nèi)所述軸的當(dāng)前速度至所述目標(biāo)速度以控制所述軸以所述目標(biāo)速度運(yùn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述軸在第i個(gè)所述固定周期的終止時(shí)刻的目標(biāo)位置Si滿(mǎn)足:
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊進(jìn)一步根據(jù)所述目標(biāo)位置和所述實(shí)際位置計(jì)算每一所述固定周期對(duì)應(yīng)的所述軸的規(guī)劃運(yùn)動(dòng)距離；并根據(jù)所述規(guī)劃運(yùn)動(dòng)距離計(jì)算每一所述固定周期所對(duì)應(yīng)的所述軸的目標(biāo)速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述軸在第i個(gè)所述固定周期的規(guī)劃運(yùn)動(dòng)距離Di滿(mǎn)足:
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種數(shù)控系統(tǒng)及其軸運(yùn)動(dòng)速度的控制方法。該控制方法包括搖動(dòng)手輪以產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號(hào)；以固定周期獲取手輪的脈沖信號(hào)數(shù)；根據(jù)脈沖信號(hào)數(shù)計(jì)算每一固定周期的終止時(shí)刻對(duì)應(yīng)的軸的目標(biāo)位置；檢測(cè)軸在每一固定周期的終止時(shí)刻對(duì)應(yīng)的實(shí)際位置；結(jié)合目標(biāo)位置和實(shí)際位置計(jì)算每一固定周期對(duì)應(yīng)的軸的目標(biāo)速度；調(diào)整每一固定周期內(nèi)軸的當(dāng)前速度至目標(biāo)速度以控制軸以目標(biāo)速度運(yùn)動(dòng)。通過(guò)上述方式，本發(fā)明能夠同時(shí)保證軸運(yùn)動(dòng)的位置精度和軸與手輪的同步性。
文檔編號(hào)G05B19/18GK103092126SQ20121059348
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者龔皓 申請(qǐng)人:深圳市配天數(shù)控科技有限公司