专利名称：基于伺服系统总线控制技术的三维空间自动定位系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数控机床全自动上下料装置，物流自动运送装置等需要在三维空间自动精确定位的领域，具体说是一种基于伺服系统总线控制技术SSCNET(Servo System Controller Network)的三维空间自动定位系统。
背景技术：
目前绝大部分三维空间定位装置，采用人工手动操作的方法进行手动定位，或者是采用在三维空间中进行人工反复测量、反复校对数据，数据输入得借助于专业人员，利用专门的编程工具输入数据，一旦数据输入就无法更改，这种方法其测量手段落后，测量效率低，无法保证测量数据的精确性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用自动控制自身对三维空间定位值进行精确测量，然后自动保存测量数据，再以测量的数据为目标数据进行自动控制，使三维空间定位数据值的获取非常简单、便捷、准确、高效的基于伺服系统总线控制技术的三维空间自动定位系统。
为实现上述发明目的，本发明采用了下述技术方案一种基于伺服系统总线控制技术SSCNET(Servo System ControllerNetwork)的三维空间自动定位系统，在机械系统设有由X轴101、Y轴102、Z轴103组成的三维空间模型，其特征在于在电气自动控制中采用中央处理器CPU与定位模块结合，用手动脉冲发生器204与伺服放大器、伺服电机组成一个包括自学习操作界面和自学习自动运行界面的自动控制系统，首先完成自学习过程，然后进行自动运行操作，其自学习程序按下述步骤进行步骤1，按下开始按钮302，程序进入自学习初始化状态-501；步骤2，操作者在轴输入位置号N301处填入X轴101、Y轴102、Z轴103的位置编号，即输入位置编号-502；步骤3，选择所要移动的轴-503；步骤4，操作者按下轴保存按钮，确定所选轴-504；步骤5，程序跳转-505、601，进入中断服务子程序中；操作者转动手动脉冲发生器204发出脉冲信号-602，被选定的轴得到启动信号-603，选定轴带动编码器旋转-604，选定轴到达目标值时停止转动手动脉冲发生器204，脉冲信号停止-605，并发出轴停止信号-606，编码器停止转动不再计数-607，中断服务子程序结束，跳转回主程序中；步骤6，显示当前值-506；步骤7，核对当前值与目标值是否一致，选定轴到达目标值后即可保存数值-507；若选定轴未达目标值，回到步骤3重新进行；步骤8，X、Y、Z三轴数值全部保存-508，此位置编号下的自动测量、自动保存的自学习过程即完成-509。
所述的人机界面HMI201连接中央处理器202和伺服定位模块203，伺服定位模块203上接有手动脉冲发生器204，伺服定位模块203通过总线205与X轴伺服放大器206连通，X轴伺服放大器206与Y轴伺服放大器207连通，Y轴伺服放大器207再与Z轴伺服放大器208链接，X轴伺服放大器206接X轴伺服电机209，Y轴伺服放大器207接Y轴伺服电机210，Z轴伺服放大器208接Z轴伺服电机211。
所述的自学习操作界面设置有自学习开始按钮302，自学习结束按钮303，输入轴位置号N301，X轴当前位置值显示按钮304，Y轴当前位置值显示按钮305，Z轴当前位置值显示按钮306，X轴位置值保存按钮307，Y轴位置保存按钮308和Z轴位置保存按钮309；所述的自学习自动运行界面设置有输入轴位置号N401，自动开始按钮402，自动停止按钮403，X轴位置号显示N404，X轴目标位置值显示407，X轴当前位置值显示410，Y轴位置号显示N405，Y轴目标位置值显示408，Y轴当前位置显示411，Z轴位置号显示N406，Z轴目标位置值显示409，Z轴当前位置值显示412。
本发明有如下优点1.减少体积、节省配线，并使得配线人工成本及配线错误造成的损坏降到最低。
2.可实现高速运动控制，高速、高分辨率伺服控制的实现更加容易。
3.使绝对同步的实现更加简单。
4.自动化程度高，功能强大，控制器上管理所有伺服轴参数，透过SSCNET各伺服轴的参数可以统一在控制器上作调整及读取。
5.绝对位置系统的构筑更加方便。
6.稳定性高，可靠性大大提高。在数字数据传输时，通信质量大幅提高，不会像传统式伺服易受噪声干扰，抗干扰能力强。
本发明在实际运用中，大大降低了劳动强度，充分保证了三维空间定位的精度，提高了工作效率。
图1为本发明机械机构模型图；图2为本发明自学习控制系统结构图；图3为自学习操作界面示意图；图4为自动运行界面示意图；图5为本发明自学习主程序流程图；图6为本发明自学习子程序流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明进行进一步详细说明一种基于伺服系统总线控制技术SSCNET(Servo System ControllerNetwork)的三维空间自动定位系统，在机械结构中设计一个在机架上沿X轴、Y轴、Z轴可以独立运行的小车；在电气自动控制中采用中央处理器CPU与定位模块(QD75M4)结合，用手动脉冲发生器(MR-HDP01)与各个伺服放大器(MR-J2S-200B)、伺服电机(HC-SFS202K)组成一个自动控制系统，采用HMI(Human Machine Interface)人机界面进行自动测量、保存及精确定位的操作。
图1所示由X轴101、Y轴102、Z轴103组成一个以107为原点的三维空间模型。在三维空间中分别有几个随机点，第1点104其坐标值为X1、Y1、Z1，第2点105其坐标值为X2、Y2、Z2，第n点Xn106其坐标值为Xn、Yn、Zn。该发明可以将各个点的X轴、Y轴、Z轴数据自动测量并自动存贮。操作中采用旋转手动脉冲发生器(MR-HDP01)204在三维空间中分别移动X轴101，移动Y轴102，移动Z轴103，再分别读出X1点104的X1、Y1、Z1当前值；X2点105的X2、Y2、Z2当前值，直到Xn点106 Xn、Yn、Zn的当前值，分组自动保存。
如图2所示，HMI(Human Machine Interface)人机界面201主要进行人机对话，实现自动运行过程的操作。中央处理器CPU202进行该定位系统的所有控制程序的处理，包括三维空间位置的测量、三维空间位置的保存、三维空间位置数据的自动调用等处理。人机界面201连接中央处理器202和伺服定位模块203(QD75M4)，伺服定位模块203上接有手动脉冲发生器204，定位模块203通过SSCNET(Servo System Controller Network)总线205与X轴伺服放大器(MR-J2S-200B)206、Y轴伺服放大器(MR-J2S-200B)207、Z轴伺服放大器(MR-J2S-200B)208进行链接，将X轴伺服电机(HC-SFS202K)209、Y轴伺服电机(HC-SFS202K)210、Z轴伺服电机(HC-SFS202K)211中的测量数据传递到定位模块(QD75M4)203及中央处理器(CPU)202中进行处理，并在HMI(HumanMachine Interface)人机界面上显示。
图3所示，按下开始按钮302，系统进入自学习模式，操作者在输入轴位置号N301处填入图1所示的104、105、106点的位置编号即序号。用图2中的手动脉冲发生器(MR-HDP01)204，分别操作图1中的X轴101、Y轴102、Z轴103。分别到达图1中的第1点104、第2点105、第n点106位置。并分别按下X轴位置值保存按钮307，Y轴位置保存按钮308和Z轴保存按钮309。控制系统可分别自动保存在第1点104、第2点105、第n点106中的X轴、Y轴、Z轴测量数据。自学习完毕后，按结束按钮303，全部数据将自动保存到了中央处理器CPU202中。
在自学习结束之后，即可按照图4中表示的页面进行自动运行。首先输入需要三维空间定位的具体位置号到输入轴位置号N401，然后按自动开始按钮402，控制系统就可以自动运行X轴101、Y轴102、Z轴103到401中输入的位置处，并且X轴101、Y轴102、Z轴103三轴同时自动运行。X轴位置号显示N404中可以观察出伺服轴正在运行的X轴定位号，X轴目标位置值显示407，显示的是X轴将要自动停止的目标值，X轴当前位置值显示410动态显示出X轴自动运行的当前位置值，便于对X轴运行状态实时监控。同样405是为Y轴位置号显示N，408是Y轴目标位置值显示，411是Y轴当前位置显示。406是Z轴位置号显示N，409是Z轴目标位置值显示，412是Z轴当前位置值显示。
本发明的自学习操作主程序流程如图5所示按下图3中的自学习开始按钮302，程序进入自动运行初始化状态-501；操作者在图3中的轴输入位置号N301处填入图1所示的104、105、106点的位置编号即序号-502；503-选择所要移动的轴；504-轴选定之后程序跳转-505、601，进入图6的中断服务子程序中，602-转动图2中的手动脉冲发生器(MR-HDP01)204发出脉冲信号，603-被选定的轴得到启动信号，604-选定轴带动编码器旋转，选定轴到达目标值时停止转动手动脉冲发生器(MR-HDP01)204，605-脉冲信号停止并发出轴停止信号-606，编码器停止转动不再计数-607，中断服务子程序结束；跳转回图5的主程序中，显示当前值-506；操作者核对当前值与目标值是否-致，选定轴到达目标值后即可保存数值-507，若选定轴未达目标值，回到步骤3重新进行；508-当X、Y、Z三轴数值全部保存后，此位置编号下的自学习过程即完成-509。
权利要求
1.一种基于伺服系统总线控制技术的三维空间自动定位系统，在机械系统设有由X轴101、Y轴102、Z轴103组成的三维空间模型，其特征在于在电气自动控制中采用中央处理器CPU与定位模块结合，用手动脉冲发生器204与伺服放大器、伺服电机组成一个包括自学习操作界面和自学习自动运行界面的自动控制系统，首先完成自学习过程，然后进行自动运行操作，其自学习程序按下述步骤进行步骤1，按下开始按钮302，程序进入自学习初始化状态-501；步骤2，操作者在轴输入位置号N301处填入X轴101、Y轴102、Z轴103的位置编号，即输入位置编号-502；步骤3，选择所要移动的轴-503；步骤4，操作者按下轴保存按钮，确定所选轴-504；步骤5，程序跳转-505、601，进入中断服务子程序中；操作者转动手动脉冲发生器204发出脉冲信号-602，被选定的轴得到启动信号-603，选定轴带动编码器旋转-604，选定轴到达目标值时停止转动手动脉冲发生器204，脉冲信号停止-605，并发出轴停止信号-606，编码器停止转动不再计数-607，中断服务子程序结束，跳转回主程序中；步骤6，显示当前值-506；步骤7，核对当前值与目标值是否一致，选定轴到达目标值后即可保存数值-507；若选定轴未达目标值，回到步骤3重新进行；步骤8，X、Y、Z三轴数值全部保存-508，此位置编号下的自动测量、自动保存的自学习过程即完成-509。
2.根据权利要求1所述的基于伺服系统总线控制技术的三维空间自动定位系统，其特征在于所述的HMI人机界面201连接中央处理器202和伺服定位模块203，伺服定位模块203上接有手动脉冲发生器204，伺服定位模块203通过总线205与X轴伺服放大器206连通，X轴伺服放大器206与Y轴伺服放大器207连通，Y轴伺服放大器207再与Z轴伺服放大器208链接，X轴伺服放大器206接X轴伺服电机209，Y轴伺服放大器207接Y轴伺服电机210，Z轴伺服放大器208接Z轴伺服电机211。
3.根据权利要求1所述的基于伺服系统总线控制技术的三维空间自动定位系统，其特征在于所述的自学习操作界面设置有自学习开始按钮302，自学习结束按钮303，输入轴位置号N301，X轴当前位置值显示按钮304，Y轴当前位置值显示按钮305，Z轴当前位置值显示按钮306，X轴位置值保存按钮307，Y轴位置保存按钮308和Z轴位置保存按钮309；所述的自学习自动运行界面设置有输入轴位置号N401，自动开始按钮402，自动停止按钮403，X轴位置号显示N404，X轴目标位置值显示407，X轴当前位置值显示410，Y轴位置号显示N405，Y轴目标位置值显示408，Y轴当前位置显示411，Z轴位置号显示N406，Z轴目标位置值显示409，Z轴当前位置值显示412。
全文摘要
本发明提供了一种基于伺服系统总线控制技术的三维空间自动定位系统，在机械系统设有由X轴101、Y轴102、Z轴103组成的三维空间模型，其特征在于在电气自动控制中采用中央处理器CPU与定位模块结合，用手动脉冲发生器204与伺服放大器、伺服电机组成一个包括自学习操作界面和自动运行界面的自动控制系统，首先完成自学习过程，然后进行自动运行操作。本发明利用自动控制自身对三维空间定位值进行精确测量，然后自动保存测量数据，再以测量的数据为目标数据进行自动控制，使三维空间定位数据值的获取非常简单、便捷、准确、高效。
文档编号G05B19/402GK101067747SQ20071001801
公开日2007年11月7日 申请日期2007年5月23日 优先权日2007年5月23日
发明者王东明, 吕毓军, 马麟, 尹俊德, 袁鑫 申请人:天水锻压机床有限公司