一种转臂式清罐装置转臂回转定位方法
【专利摘要】本发明公开了一种转臂式清罐装置转臂回转定位方法，该方法所使用的装置至少包括外部接口1、控制器2、驱动器3、执行器6、一个角度传感器5。外部接口1发送目标位置点x0信号至控制器2，控制器2按照回转定位插补算法生成目标位置指令传递给驱动器3控制执行器6驱动转臂1进行运动，所述的角度传感器5检测转臂1实际运行位置生成实际位置点x1信号，控制器2依据目标位置点x0信号和实际位置点x1信号的偏差生成的控制信号控制执行器6消除偏差实现对转臂1的闭环位置控制。本发明方法在单次安装回参考原点后依据偏差实时补偿目标位置扰动误差，不需要划分象限重新设置参考点，通过对二级转臂转角的控制定位清洗换热管，重复定位精度高。
【专利说明】
一种转臂式清罐装置转臂回转定位方法
技术领域
[0001]本发明涉及清洗设备和位置或方向的控制领域的定位控制方法，特别是一种转臂式清罐装置转臂回转定位方法。
【背景技术】
[0002]列管式蒸发罐的换热管内壁结垢问题是影响制糖业制糖效率与节能降耗的一大问题，通常，这种蒸发罐直径大小不一(直径约4-8米)，其内换热管工作面分布的换热管数量巨大而且分布不规则。为替代目前国内各糖厂实际普遍采用的人工高压水逐根清洗换热管，研制清洗面积有效覆盖整个换热管工作面的特殊转臂式结构的转臂式清罐装置。为了实现对蒸发罐换热管的自动清洗，首先需要对换热管进行定位。因此国内外学者对蒸发罐清洗换管的定位方法进行了大量研究。中国专利文献号CN 102305574 B于2011年8月23日公开的蒸发器换热管清洗机，通过在机架、环形轨道上安装行程位置传感器，在机架运行到目标位置后传感器信号发生跳变生成停止信号触发停止实现机架的回转定位，这种定位方式需要在定位的目标位置设置数量巨大的传感器，机构复杂而且定位精度不高；中国专利文献号CN 103272813 A于2013年9月4日公开的列管式加热器全自动清洗设备采用安装定位块的机械定位方式分区、换区定位回转机架从而进一步定位换热管，也需要在定位的目标位置设置数量巨大的定位块，机构复杂而且定位不可靠，定位精度也不高，其在不同区中执行清洗任务时，需要重复定位原点，影响设备的定位精度。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于，针对目前列管式蒸发罐换热管的清洗装置的换热管定位采用的机械定位方式机构复杂，定位不可靠，分区、换区定位精度不高的问题，研制的采用特殊转臂式结构的转臂式清罐装置并提供一种转臂式清罐装置转臂回转定位方法，该方法采用闭环位置控制架构，在单次回参考原点后，依据偏差实时补偿目标位置扰动误差，不需要划分象限重新设置参考点，通过对二级转臂转角的控制定位清洗换热管，重复定位精度高。
[0004]为实现上述目标，本发明的主要技术方案如下:
[0005]—种转臂式清罐装置转臂回转定位方法，该方法所使用的装置至少包括外部接口
1、控制器2、驱动器3、执行器6、一个角度传感器5组成；所述执行器6安装在转臂I的末端用于驱动转臂I绕回转中心轴线旋转运动，所述角度传感器5安装在转臂I的回转中心轴线上，传感器中心回转中心轴线重合，用于检测转臂I实际运行位置。
[0006]所述的一种转臂式清洗机器人回转定位控制方法的具体过程为:
[0007]所述的外部接口 I发送目标位置点X。信号，控制器2接收目标位置点X。信号设置其控制目标位置，控制器2依据目标位置点X。信号按照回转定位插补算法给驱动器3发送目标位置指令，驱动器3控制执行器6执行所述的目标位置指令值驱动转臂I绕回转中心轴线旋转运动，所述的角度传感器5检测转臂I实际运行位置的生成实际位置点X1信号；所述的外部干扰因子Ex4使得目标位置点X。信号与实际位置点X1信号存在偏差，控制器比较目标位置点Xe信号和实际位置点X i信号的偏差，依据偏差值计算相应的补偿值并生成相应的控制信号，驱动器3接收控制器2生成的控制信号控制执行器6执行所述的控制信号驱动转臂I消除这种偏差直至偏差值等于零，实现对转臂I的闭环位置控制。
[0008]所述的回转定位插补算法，包括以下步骤:
[0009](I)初始化控制器2插补参数及位置点信号清零；
[0010]所述的插补参数包括插补加速度，插补减速度，插补速度，定时器采样时间间隔；所述的位置点信号包括实际位置点X1信号、目标位置点X C信号；
[0011](2)控制器2接收外部接口 I发送的目标位置点X。信号设置其控制目标位置；
[0012](3)控制器2依据目标位置点X。信号和实际位置点X1信号计算偏差e，其中:偏差
e = X1-X0;
[0013](4)依据偏差e输出补偿控制量，其中:补偿控制量=偏差eX补偿系数i，调用控制器2连续插补指令进入连续插补运动；
[0014](5)判断实际位置点X1信号=目标位置点X。信号条件；
[0015]所述的实际位置点X1信号=目标位置点X c信号条件的判断依据是实际位置点X !信号=目标位置点&信号；当所述的判断条件成立时，实际位置点X:信号等于目标位置点X。信号，此时偏差e = 0，转臂I运行到目标位置点X。，插补结束；否则当所述的判断条件不成立时程序进入步骤(6)循环采样过程；
[0016](6)循环采样过程中判断是否满足传感器采样条件；
[0017]所述的传感器采样条件是实际位置点X1信号与目标位置点X。信号不相等且采样定时器采样时间到；当所述的传感器采样条件成立时，锁存并采样转臂I的实际位置点X1信号，返回步骤(3);否则当所述的传感器采样条件不成立时程序返回步骤(5);
[0018]所述的执行器6反馈信号V1接入驱动器3构成半闭环位置控制。
[0019]所述的角度传感器5实际位置点^信号接入控制器2构成闭环位置控制。
[0020]本发明的有益效果是:
[0021](I)角度传感器5反馈位置测量点^信号接入控制器2构成闭环位置控制架构补偿扰动偏差的影响，保证定位精度。
[0022](2)该方法不需要划分象限从新设置参考点，单次回参考原点后通过对两级转臂的角度控制联合定位换热管，重复定位精度高。
【附图说明】
[0023]图1为本发明一种转臂式清罐装置转臂回转定位方法框图。
[0024]图2为本发明一种转臂式清罐装置转臂回转定位方法流程图。
[0025]附图中:1-外部接口 ；2_控制器；3_驱动器；4_外部干扰因子Ex;5-角度传感器；6-执行器。
【具体实施方式】
:
[0026]下面结合附图对本发明作详细说明:
[0027]如图1所示，本发明一种转臂式清罐装置转臂回转定位方法，该方法所使用的装置包括外部接口 1，例如工业平板电脑或触摸屏发送运行目标位置信息；控制器2，可以采用不同厂家的已有型号的独立式或PCI卡槽式多轴运动控制器，例如雷赛PMC6496运动控制器或深圳正运动ZMC206运动控制器；驱动器3，可以采用不同厂家已有型号的伺服电机驱动器；执行器6，例如伺服电机减速器组；角度传感器5可采用不同类型的编码器，例如用海德汉ERN120编码器、多摩川多摩川0IH-48-2500P8编码器；所述执行器6安装在转臂I的末端用于驱动转臂I绕回转中心轴线旋转运动，所述角度传感器5安装在转臂I的回转中心轴线上，传感器中心回转中心轴线重合，用于检测转臂I实际运行位置。
[0028]所述的一种转臂式清洗机器人回转定位控制方法的具体过程为:
[0029]所述的外部接口 I发送目标位置点X。信号，控制器2接收目标位置点X。信号设置其控制目标位置，控制器2依据目标位置点X。信号按照回转定位插补算法给驱动器3发送目标位置指令，驱动器3控制执行器6执行所述的目标位置指令值驱动转臂I绕回转中心轴线旋转运动，所述的角度传感器5检测转臂I实际运行位置的生成实际位置点X1信号；所述的外部干扰因子Ex4使得目标位置点X。信号与实际位置点X1信号存在偏差，控制器2比较目标位置点&信号和实际位置点X:信号的偏差，依据偏差值计算相应的补偿值并生成相应的控制信号，驱动器3接收控制器2生成的控制信号控制执行器6执行所述的控制信号驱动转臂I消除这种偏差直至偏差值等于零，实现对转臂I的闭环位置控制。
[0030]如图2所示，所述的回转定位插补算法，包括以下步骤:
[0031](I)初始化控制器2插补参数及位置点信号清零；
[0032]所述的插补参数包括插补加速度，插补减速度，插补速度，定时器采样时间间隔；所述的位置点信号包括实际位置点X1信号、目标位置点X c信号；
[0033](2)控制器2接收外部接口 I发送的目标位置点X。信号设置其控制目标位置；
[0034](3)控制器2依据目标位置点X。信号和实际位置点X1信号计算偏差e，其中:偏差e = X1-X0;
[0035](4)依据偏差e输出补偿控制量，其中:补偿控制量=偏差eX补偿系数i，调用控制器2连续插补指令进入连续插补运动；
[0036](5)判断实际位置点X1信号=目标位置点X。信号条件；
[0037]所述的实际位置点X1信号=目标位置点X c信号条件的判断依据是实际位置点X !信号=目标位置点&信号；当所述的判断条件成立时，实际位置点X:信号等于目标位置点X。信号，此时偏差e = 0，转臂I运行到目标位置点X。，插补结束；否则当所述的判断条件不成立时程序进入步骤(6)循环采样过程；
[0038](6)循环采样过程中判断是否满足传感器采样条件；
[0039]所述的传感器采样条件是实际位置点X1信号与目标位置点X。信号不相等且采样定时器采样时间到；当所述的传感器采样条件成立时，锁存并采样转臂I的实际位置点X1信号，返回步骤(3);否则当所述的传感器采样条件不成立时程序返回步骤(5);
[0040]所述的执行器6反馈信号”例如伺服电机尾部的编码器信号接入驱动器3构成半闭环位置控制。
[0041]所述的角度传感器5实际位置点X1信号例如编码器信号接入控制器2构成脉冲闭环位置控制。
[0042]本发明方法采用闭环位置控制架构，在单次回参考原点后，依据偏差实时补偿目标位置扰动误差，不需要划分象限重新设置参考点，通过对二级转臂转角的控制定位清洗换热管，重复定位精度高。
[0043]最后说明的是本发明的一种转臂式清罐装置转臂回转定位方法不局限于上述实施例，还可以做出各种修改、变换和变形。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。凡是依据本发明的技术方案进行修改、修饰或等同变化，而不脱离本发明技术方案的思想和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种转臂式清罐装置转臂回转定位方法，该方法所使用的装置至少包括外部接口(1)、控制器⑵、驱动器(3)、执行器(6)、一个角度传感器(5)组成；所述执行器(6)安装在转臂I的末端用于驱动转臂I绕回转中心轴线旋转运动，所述角度传感器(5)安装在转臂I的回转中心轴线上，传感器中心回转中心轴线重合，用于检测转臂I实际运行位置； 其特征在于，一种转臂式清洗机器人回转定位控制方法的具体过程为: 所述的外部接口(I)发送目标位置点&信号，控制器(2)接收目标位置点X。信号设置其控制目标位置，控制器⑵依据目标位置点X。信号按照回转定位插补算法给驱动器(3)发送目标位置指令，驱动器(3)控制执行器(6)执行所述的目标位置指令值驱动转臂I绕回转中心轴线旋转运动，所述的角度传感器(5)检测转臂I实际运行位置的生成实际位置点^信号；所述的外部干扰因子Ex (4)使得目标位置点X。信号与实际位置点X 号存在偏差，控制器(2)比较目标位置点X。信号和实际位置点X1信号的偏差，依据偏差值计算相应补偿值并生成相应的控制信号，驱动器(3)接收控制器(2)生成的控制信号控制执行器(6)执行所述的控制信号驱动转臂I消除这种偏差直至偏差值等于零，实现对转臂I的闭环位置控制； 所述的回转定位插补算法，包括以下步骤: (1)初始化控制器(2)插补参数及位置点信号清零； 所述的插补参数包括插补加速度，插补减速度，插补速度，定时器采样时间间隔；所述的位置点信号包括实际位置点X1信号、目标位置点X。信号； (2)控制器⑵接收外部接口⑴发送的目标位置点X。信号设置其控制目标位置； (3)控制器(2)依据目标位置点X。信号和实际位置点X1信号计算偏差e，其中:偏差e=Χι-Χο； (4)依据偏差e输出补偿控制量，其中:补偿控制量=偏差eX补偿系数i，调用控制器(2)连续插补指令进入连续插补运动； (5)判断实际位置点X1信号=目标位置点X。信号条件； 所述的实际位置点X1信号=目标位置点X c信号条件的判断依据是实际位置点X:信号=目标位置点Xe信号；当所述的判断条件成立时，实际位置点X ^言号等于目标位置点X。信号，此时偏差e = O，转臂I运行到目标位置点X。，插补结束；否则当所述的判断条件不成立时程序进入步骤(6)循环采样过程； (6)循环采样过程中判断是否满足传感器采样条件； 所述的传感器采样条件是实际位置点X1信号与目标位置点X c信号不相等且采样定时器采样时间到；当所述的传感器采样条件成立时，锁存并采样转臂I的实际位置点X1信号，返回步骤(3);否则当所述的传感器采样条件不成立时程序返回步骤(5)。2.根据权利要求1所述的一种转臂式清罐装置转臂回转定位方法，其特征在于:所述的执行器(6)反馈信号V1接入驱动器(3)构成半闭环位置控制。3.根据权利要求1所述的一种转臂式清罐装置转臂回转定位方法，其特征在于:所述的角度传感器(5)实际位置点^信号接入控制器(2)构成闭环位置控制。
【文档编号】F28G15/08GK105890444SQ201410767188
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月15日
【发明人】潘海鸿, 涂晓晓, 陈琳, 黄炳琼, 龚建刚, 董海涛, 王萌
【申请人】广西大学