有限轉(zhuǎn)角伺服轉(zhuǎn)臺用位置尋零方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種有限轉(zhuǎn)角伺服轉(zhuǎn)臺用位置尋零方法，屬于伺服控制技術領域。該方法在伺服轉(zhuǎn)臺的機械零位與正向限位之間安裝了一個光電開關，并將光電開關位置和正向機械限位分別作為本方法的第一參考點和輔助參考點，在伺服轉(zhuǎn)臺開機時，電機正向轉(zhuǎn)動，如果查詢到光電開關控制的TTL電平信號或者監(jiān)測到電機的電流值達到設置門限值，即可控制電機反轉(zhuǎn)相應的已知角度，就能夠找到準確的機械零位。本發(fā)明專利技術優(yōu)先用第一參考點進行位置尋零，而在光電開關失效時，可通過輔助參考點進行位置尋零。本發(fā)明專利技術在不增加任何成本的基礎上，提高了伺服轉(zhuǎn)臺的尋零可靠性和工作穩(wěn)定性。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術屬于伺服控制
，主要涉及一種有限轉(zhuǎn)角伺服轉(zhuǎn)臺機械零位的尋找方法，尤其涉及一種帶增量式編碼器的有限轉(zhuǎn)角伺服轉(zhuǎn)臺在開機時尋找機械零位的方法。
技術介紹
有限轉(zhuǎn)角伺服轉(zhuǎn)臺用的增量式編碼器一般安裝在電機軸或者負載軸上，伺服轉(zhuǎn)臺的控制器可以根據(jù)編碼器輸出兩路脈沖的先后次序判斷電機轉(zhuǎn)動的方向，根據(jù)脈沖的個數(shù)確定有限轉(zhuǎn)角伺服轉(zhuǎn)臺的角位置。這種方法要求首先確定電機轉(zhuǎn)子的初始位置，由于增量式編碼器斷電后無位置記憶功能，因而有限轉(zhuǎn)角伺服轉(zhuǎn)臺首次開機加電時，電機轉(zhuǎn)子的初始位置是不確定的，這就決定了伺服轉(zhuǎn)臺的控制系統(tǒng)需要進行位置尋零，才能找到伺服轉(zhuǎn)臺的機械零位，實現(xiàn)精確的位置控制。為了找到伺服轉(zhuǎn)臺的機械零位，目前采用的多數(shù)方法是利用光電開關作為參考點，將光電開關安裝在伺服轉(zhuǎn)臺的預知角度位置，即已知參考點和機械零位之間的角度差為固定值θ。開機時，伺服轉(zhuǎn)臺先向安裝有光電開關的方向轉(zhuǎn)動，當檢測到光電開關被觸發(fā)產(chǎn)生的TTL電平信號時，控制伺服轉(zhuǎn)臺向相反的方向運動θ角度即到達轉(zhuǎn)臺的機械零位， 并將脈沖計數(shù)器清零。這種方法雖然簡單，但是一旦光電開關損壞，伺服轉(zhuǎn)臺將無法找到機械零位，不能正常開機工作。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種在有限轉(zhuǎn)角伺服轉(zhuǎn)臺開機時能夠可靠尋找機械零位的位置尋零方法，以確保伺服轉(zhuǎn)臺開機后能夠正常工作。為解決上述技術問題，本專利技術提供的位置尋零方法包括以下步驟首先在伺服轉(zhuǎn)臺的機械零位與正向機械限位之間設置一個光電開關，每當伺服轉(zhuǎn)臺開機時，控制器初始化之后依次完成如下操作將尋零標志位設置為有效；向伺服控制電路發(fā)送電機正向轉(zhuǎn)動指令；實時查詢I/O檢測電路是否檢測到光電開關控制的TTL電平信號和實時監(jiān)測電流檢測電路檢測到的電機電流值；當I/O檢測電路檢測到TTL電平信號時，向伺服控制電路發(fā)送電機反轉(zhuǎn)指令并使脈沖計數(shù)器清零；讀取脈沖計數(shù)器實時記錄的電機反轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，直到脈沖數(shù)達到光電開關與機械零位夾角所對應的脈沖數(shù)時，向伺服控制電路發(fā)送電機停轉(zhuǎn)指令，使脈沖計數(shù)器清零并將尋零標志位設置為無效；在I/O檢測電路未檢測到TTL電平信號的情況下，如果監(jiān)測到電流檢測電路檢測到的電機電流值已達到設置的門限值時，向伺服控制電路輸出電機反轉(zhuǎn)指令并使脈沖計數(shù)器清零；讀取脈沖計數(shù)器實時記錄的電機反轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，直到脈沖數(shù)達到正向機械限位與機械零位夾角所對應的脈沖數(shù)時，向伺服控制電路發(fā)送電機停轉(zhuǎn)指令，給脈沖計數(shù)器清零并將尋零標志位設置為無效。本專利技術在轉(zhuǎn)臺的機械零位和正向機械限位之間設置了一個光電開關，并將其作為位置尋零的第一個參考點，而將轉(zhuǎn)臺的正向機械限位作為第二個參考點。在轉(zhuǎn)臺開機尋零過程中，如果伺服控制板的I/O檢測電路檢測到光電開關控制的TTL電平信號，就以光電開關的安裝位置為基準點控制電機以相反方向轉(zhuǎn)動一個已知角度即為找到機械零點；而當光電開關損壞，電平信號始終無效時，轉(zhuǎn)臺將繼續(xù)轉(zhuǎn)動，直到機械限位，這時由于電機堵轉(zhuǎn)，電流將逐漸增大，伺服控制板的電流檢測電路實時檢測該電流，當控制器監(jiān)測到該電流值達到設置的門限值時，就以正向機械限位的安裝位置為基準點控制電機以相反方向轉(zhuǎn)動另一個已知角度即為找到機械零點。不難看出，利用本專利技術方法控制帶有增量式編碼器的有限轉(zhuǎn)角伺服轉(zhuǎn)臺進行位置尋零時，除了光電開關外，不需要另置傳感器，即可解決轉(zhuǎn)臺開機尋零時可能出現(xiàn)的光電開關損壞導致尋零失敗，進而無法正常開機工作的問題，不僅降低了成本，而且提高了轉(zhuǎn)臺的工作可靠性。附圖說明圖1是采用本專利技術實現(xiàn)位置尋零的原理框圖。圖2是采用本專利技術方位機構(gòu)機械零位檢測程序流程圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實施例對本專利技術作進一步的詳述。由圖1可見，伺服控制電路板上集成有控制器、I/O檢測電路、電流檢測電路、脈沖計數(shù)器、伺服控制電路以及功率驅(qū)動電路。控制器作為伺服控制的核心，同樣作為實現(xiàn)本專利技術的核心，主要完成對采集信號、信息流程以及控制算法和控制邏輯的處理；I/O檢測電路的功能是實時檢測光電開關控制的TTL電平信號，為控制器提供檢測信號的狀態(tài)，由此作為尋零的一個參考標志位；電流檢測電路的功能是實時檢測電機的電流值，正常工作時將檢測到的電流值作為電流環(huán)輸入?yún)?shù)使用，轉(zhuǎn)臺開機時可以根據(jù)需要將電機實時電流值作為尋找機械零位的一個參考標志位；脈沖計數(shù)器的功能是檢測記錄電機增量式編碼器輸出的脈沖數(shù)；伺服控制電路的功能是按照伺服控制軟件實現(xiàn)各種控制算法，輸出電機控制信號；功率驅(qū)動電路的功能是將伺服控制電路產(chǎn)生的電機控制信號進行功率放大，驅(qū)動電機運動。本專利技術使用光電開關和機械限位作為位置尋零的兩個參考點。第一參考點為光電開關，其安裝位置可以根據(jù)轉(zhuǎn)臺的實際情況進行設計，原則是離關機位置不應太遠，這樣， 在轉(zhuǎn)臺開機時，能較快的對其控制輸出的信號進行檢測判斷，這有利于提高轉(zhuǎn)臺的尋零效率，縮短開機時間，建議設置在電機轉(zhuǎn)動10° 20°即可觸發(fā)光電開關的位置；轉(zhuǎn)臺開機尋零的初始運動方向根據(jù)光電開關的位置確定，原則是轉(zhuǎn)臺開機尋零時應向安裝有光電開關的方向運動即定義為轉(zhuǎn)臺的正向轉(zhuǎn)動。第二參考點為光電開關一側(cè)的機械限位，當光電開關失效時，轉(zhuǎn)臺將繼續(xù)運動，直到機械限位參考點，通過實時檢測電機的電流值判斷是否到達該參考點，從而對機械零位進行檢測標定；通過機械限位判斷電流進行尋零時，應根據(jù)轉(zhuǎn)臺實際情況確定電流門限值，門限值應比電機尋零時的電流大，但不應過大，避免電機的長時間堵轉(zhuǎn)，一般取電機正常尋零輸出電流值的3 5倍；尋零速度應根據(jù)轉(zhuǎn)臺的實際情況選擇，不宜過快，避免電機猛烈撞擊機械限位。當伺服控制電路板上電后，控制器將根據(jù)圖2所示的工作流程完成位置尋零方法的相關步驟(1)初始化伺服控制板相關功能模塊，包括I/O檢測模塊、電流檢測模塊、脈沖檢測模塊、伺服控制模塊以及功率驅(qū)動模塊；(2)將開機尋零標志位設置為有效，該標志位在尋零完成時需要清除；(3)向伺服控制電路發(fā)送電機正向轉(zhuǎn)動指令。在該指令下，伺服控制電路以及功率驅(qū)動電路按照控制軟件設定的轉(zhuǎn)速和方向驅(qū)動電機正向轉(zhuǎn)動；(4)實時查詢I/O檢測電路是否檢測到光電開關控制的TTL電平信號和實時監(jiān)測電流檢測電路檢測到的電機電流值。當I/O檢測電路檢測到TTL電平信號時，向伺服控制電路發(fā)送電機反轉(zhuǎn)指令，脈沖計數(shù)器清零；在伺服控制電路以及功率驅(qū)動電路驅(qū)動電機反轉(zhuǎn)過程中，讀取脈沖計數(shù)器實時記錄的電機反轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，直到脈沖數(shù)達到光電開關與機械零位夾角對應的脈沖數(shù)時，向伺服控制電路發(fā)送電機停轉(zhuǎn)指令，脈沖計數(shù)器清零并將尋零標志位設置為無效。至此，位置尋零任務結(jié)束；(5)如果在I/O檢測電路未檢測到TTL電平信號的情況下，而監(jiān)測到電流檢測電路檢測到的電機電流值已達到設置的門限值時，向伺服控制電路輸出電機反轉(zhuǎn)指令，脈沖計數(shù)器清零；在伺服控制電路以及功率驅(qū)動電路驅(qū)動電機反轉(zhuǎn)過程中，讀取脈沖計數(shù)器實時記錄的電機反轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，直到脈沖數(shù)達到該機械限位與機械零位夾角對應的脈沖數(shù)時，向伺服控制電路發(fā)送電機停轉(zhuǎn)指令，脈沖計數(shù)器清零并將尋零標志位設置為無效。至此，位置尋零任務結(jié)束。本專利技術可應用于兩軸或多軸伺服轉(zhuǎn)臺，其優(yōu)選實施方式的工作原理和詳細方案以方位軸為例進行說明，而其它軸的原理則與之相同。假定增量式編碼器為X線，Y倍頻細分后為X ·Υ線，即360°機本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
１．一種有限轉(zhuǎn)角伺服轉(zhuǎn)臺用位置尋零方法，其特征在于：該方法包括以下操作步驟：首先在伺服轉(zhuǎn)臺的機械零位與正向機械限位之間設置一個光電開關，每當伺服轉(zhuǎn)臺開機時，控制器初始化之后依次完成如下操作：將尋零標志位設置為有效；向伺服控制電路發(fā)送電機正向轉(zhuǎn)動指令；實時查詢工／Ｏ檢測電路是否檢測到光電開關控制的ＴＴＬ電平信號和實時監(jiān)測電流檢測電路檢測到的電機電流值；當Ｉ／Ｏ檢測電路檢測到ＴＴＬ電平信號時，向伺服控制電路發(fā)送電機反轉(zhuǎn)指令并使脈沖計數(shù)器清零；讀取脈沖計數(shù)器實時記錄的電機反轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，直到脈沖數(shù)達到光電開關與機械零位夾角所對應的脈沖數(shù)時，向伺服控制電路發(fā)送電機停轉(zhuǎn)指令，使脈沖計數(shù)器清零并將尋零標志位設置為無效；在Ｉ／Ｏ檢測電路未檢測到ＴＴＬ電平信號的情況下，如果監(jiān)測到電流檢測電路檢測到的電機電流值已達到設置的門限值時，向伺服控制電路輸出電機反轉(zhuǎn)指令并使脈沖計數(shù)器清零；讀取脈沖計數(shù)器實時記錄的電機反轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，直到脈沖數(shù)達到正向機械限位與機械零位夾角所對應的脈沖數(shù)時，向伺服控制電路發(fā)送電機停轉(zhuǎn)指令，給脈沖計數(shù)器清零并將尋零標志位設置為無效。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：慕巍，馬優(yōu)恒，王小齊，孟海江，邢軍智，程剛，胡博，邱亞，王若亮，陸培國，李廣良，王虎，
申請(專利權)人：中國兵器工業(yè)第二〇五研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：87