专利名称：集成在伺服系统中的单轴定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于运动控制领域，涉及到一维运动中的精确位置控制。
背景技术：
在绝大部分一维运动的位置控制领域中是由单轴控制器和伺服系统组成，单轴控制器一般包括微处理器，其通过总线分别单独并行连接有伺服电机接口模块、串行通讯接口模块、CAN总线通讯接口模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和脉宽调制输出模块，伺服系统包括伺服驱动器、光电编码器解码电路、电机、光电编码器、光电隔离电路；控制器和伺服系统通过接口或线路连接，而如果将单轴控制器能集成到伺服系统中去，既节约了成本又减少了接线提高了可靠性。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的不足，本实用新型提供一种集成在伺服系统中的单轴定位装置。本实用新型是通过如下技术方案来实现的集成在伺服系统中的单轴定位装置，利用现有的伺服驱动系统，伺服驱动系统包括伺服驱动器1、光电编码器解码电路2、电机3、光电编码器4、光电隔离电路5，伺服驱动器1三相绕组连接电机3，电机3转动轴同光电编码器4连接，光电编码器4将信号传输到伺服驱动器1内的光电编码器解码电路2；单轴控制器包括微处理器，其通过总线分别单独并行连接有伺服电机接口模块、串行通讯接口模块、CAN总线通讯接口模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和脉宽调制输出模块；单轴控制传感器的输入端连接信号发生装置6，输出端连接伺服驱动系统内电路。
信号发生装置的信号触发是触发方式或光栅方式或光电码盘方式。
信号发生装置经光电隔离同伺服驱动系统内电路连接。
本实用新型在不降低一维运动控制精度同时能大幅度降低一维运动整体控制成本，同时提升整个系统的可靠性，即只要使用一个伺服系统就可以实现精确的一维运动，便于在一维运动中推广伺服的应用，提升一维运动产品的整体品质。
图1本实用新型结构示意图图2为本实用新型电路原理图图3为本实用新型电路原理图图4为本实用新型电路原理图图5为本实用新型电路原理图1伺服驱动器，2光电编码器解码电路，3电机，4光电编码器，5光电隔离电路，6信号发生装置具体实施方式
伺服驱动器首先根据用户设定的参数通过信号发生装置将PCL、NCL这两个输入信号作为加工程序启动信号和参考点搜索信号，若用户将PCL定义为参考点搜索信号则电机正向搜索参考点，若是将NCL定义为参考点搜索输入信号则电机反向搜索参考点，根据用户的参数设置决定换步的方式是采用延时换步还是PCON输入信号顺序换步。信号发生装置采用触发方式，将信号通过光电隔离输入到伺服系统内电路；信号发生装置也可以使用光栅或光电码盘将信号通过光电隔离输入到伺服系统内电路。
其工作原理如下该集成在伺服系统中的单轴定位装置是集成在伺服系统中的，它在伺服系统位置给定采样周期中产生一个固定数值的脉冲数，这样每个周期的脉冲数值就决定了电机的转速，而有多少个周期产生这个固定数值的脉冲数就决定电机旋转的角度，而电机旋转的角度就决定了工件位移量。
用户可以通过参数设定多个位移量，电机的旋转速度，内部位置指令一次滤波时间常数，我们将这里走过一个完整的位移量称为一个工步，一个一维运动中有可能含有多个工步，当一个工步的行程走完，才有可能进入下一个工步。将从一个工步进入另外一个工步称为换步。换步的方式可以是延时换步也可以根据外部输入口电平的变化换步，采用哪一种形式可以由用户设定参数的方式来决定。将一个或多个工步运行的位移量的组合称为用户加工程序，用户可以通过外部输入端口的开关状态变化来决定程序的启动运行或是停止运行。
用户编程的位移量可以是绝对数值也可以是相对数值，用户可以通过搜索参考点来得到机械零点，用户可以选择正向搜索参考点也可以反向搜索参考点，但按一下启动参考点搜索开关时，电机开始运转若有参考点信号输入后则电机停转，一秒后电机以低速反方向运转，当运转到没有参考点信号输入后的第一个光电编码器C脉冲上升延的位置认为是参考零点。
参考点搜索的具体实施方法是这样的，这里假设参考点输入信号是NCL，当有NCL信号输入时，则电机开始反转，直到NOT信号没有输入时(POT、NOT信号为常闭)电机停转约1秒后即反转当再次NOT信号输入后的第一个光电编码器C脉冲上升延的位置认为是参考零点。这里参考点搜索的速度和后来反转的速度都是根据用户设定数值运行的。
当加工程序启动信号接通后(PCL或NCL)，程序开始运行，当一个工步完成后等待信号换步(可以是延时换步，也可以是PCON输入换步)。伺服驱动器根据用户设定的位移量进行运转，电机运转时带动光电编码器的旋转光电编码器的脉冲信号通过图2的解码电路得到反馈的电机的旋转量，而这里单轴控制器控制伺服驱动器每个位置环周期的给定脉冲个数，给定的脉冲个数多则电机的速度高反之则电机的速度低，为了使电机的速度不突变，则需要多给定的脉冲进行一次滤波，一次滤波时间的长短决定了电机启动、停止的缓慢程度，若启动信号断开则内部给定的脉冲为零。在一个加工工步中，给定的总脉冲数取决于用户设定的位移量，而速度决定了每个周期的给定的脉冲个数，当将用户设定的脉冲数发完且光电编码器4的脉冲反馈的数值与给定相等时一个工步完成，这时若有换步信号则进行下一步工步的运行，这样加工程序循环运行。
权利要求1.集成在伺服系统中的单轴定位装置，利用现有的伺服驱动系统，伺服驱动系统包括伺服驱动器(1)、光电编码器解码电路(2)、电机(3)、光电编码器(4)、光电隔离电路(5)，伺服驱动器(1)三相绕组连接电机(3)，电机(3)转动轴同光电编码器(4)连接，光电编码器(4)将信号传输到伺服驱动器(1)内的光电编码器解码电路(2)；单轴控制器包括微处理器，其通过总线分别单独并行连接有伺服电机接口模块、串行通讯接口模块、CAN总线通讯接口模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和脉宽调制输出模块，其特征在于单轴控制传感器的输入端连接信号发生装置(6)，输出端连接伺服驱动系统内电路。
2.如权利要求1所述的集成在伺服系统中的单轴定位装置，其特征在于信号发生装置(6)的信号触发是触发方式或光栅方式或光电码盘方式。
3.如权利要求1所述的集成在伺服系统中的单轴定位装置，其特征在于信号发生装置(6)经光电隔离同伺服驱动系统内电路连接。
专利摘要本实用新型属于运动控制领域，尤其是集成在伺服系统中的单轴定位装置。其伺服驱动器(1)三相绕组连接电机(3)，电机(3)转动轴同光电编码器(4)连接，光电编码器(4)将信号传输到伺服驱动器(1)内的光电编码器解码电路(2)；单轴控制器包括微处理器，其通过总线分别单独并行连接有伺服电机接口模块、串行通讯接口模块、CAN总线通讯接口模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和脉宽调制输出模块，其特征在于单轴控制传感器的输入端连接信号发生装置(6)，输出端连接伺服驱动系统内电路。在不降低一维运动控制精度同时能大幅度降低一维运动整体控制成本，并提升整个系统的可靠性。
文档编号G05B19/40GK2876847SQ200620070600
公开日2007年3月7日 申请日期2006年3月24日 优先权日2006年3月24日
发明者王帆, 王晓伟 申请人:南京埃斯顿工业自动化有限公司, 南京埃斯顿数字技术有限公司