专利名称：一种数控系统及其轴运动速度的控制方法
技术领域：
本发明涉及数控技术领域，特别是涉及一种数控系统及其轴运动速度的控制方法。
背景技术：
目前，数控系统中，为了方便用户的手动操作通常都配备了手轮并具备手轮模式。在此模式下，用户摇动手轮，手轮会产生一系列脉冲，数控系统根据脉冲的个数、频率以及方向控制轴跟随手轮运动。其中，轴跟随手轮运动主要有两个指标:响应时间和位置精度。其中，响应时间是指当手轮开始摇动时，轴也开始运动；当手轮停止摇动时，轴也停止运动；当手轮变向摇动时，轴也变向运动。位置精度是指轴运动的距离必须等于手轮摇动时产生的脉冲个数与每一脉冲所代表的步长的乘积。现有技术的数控系统通常采用固定的轴运动速度V。若手轮摇动速度比较快，轴以速度V就无法在一个控制周期T内到达指定的位置，则导致手轮停止时，轴需要继续运动一段时间才能到达指定位置，这就造成了响应延时。若手轮摇动速度比较慢，轴以速度V到达指定位置的时间小于控制周期T，那么在每个控制周期T内都会有一个加减速的过程，这就造成了轴的爬行现象。针对上述问题，现有技术的解决方案是将手轮模式分为速度模式和位置模式，但数控系统仍然采用固定的轴运动速度V。在速度模式下，主要追求响应时间。具体而言，在手轮停止时，直接控制轴以最大加速度减速到零。在位置模式下，主要追求位置精度。具体而言，在手轮停止后，继续控制轴以速度V运动到指定位置再停止。但是，单采用速度模式容易造成定位不准以及出现丢步现象，单采用位置模式在手轮摇动速度很快时会产生明显的延时现象。因此为了满足同时满足响应时间和位置精度的要求需要在两个模式间进行多次切换，增加了操作的复杂度。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种数控系统即其轴运动速度的控制方法，能够在一个较宽的手轮摇动速度范围内，同时保证轴运动的位置精度和轴与手轮的同步性。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种数控系统的轴运动速度的控制方法，该方法包括:摇动手轮以产生连续的脉冲信号；以固定周期获取手轮的脉冲信号数；根据脉冲信号数计算每一固定周期的终止时刻对应的轴的目标位置；检测轴在每一固定周期的终止时刻对应的实际位置；结合目标位置和实际位置计算每一固定周期对应的轴的目标速度；调整每一固定周期内轴的当前速度至目标速度以控制轴以目标速度运动。为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是:提供一种数控系统，该数控系统包括轴；手轮，产生连续的脉冲信号；脉冲信号获取模块，以固定周期获取手轮的脉冲信号数；位置检测模块，检测轴在每一固定周期的终止时刻对应的实际位置；控制模块，根据脉冲信号数计算每一固定周期的终止时刻对应的轴的目标位置，结合目标位置和实际位置计算每一固定周期对应的轴的目标速度，并调整每一固定周期内轴的当前速度至目标速度以控制轴以目标速度运动。本发明的有益效果是:区别于现有技术的情况，本发明的数控系统根据脉冲信号数计算每一固定周期的终止时刻对应的轴的目标位置并检测轴在每一固定周期的终止时刻对应的实际位置，然后结合该目标位置和该实际位置计算每一固定周期对应的轴的目标速度，进而调整每一固定周期内轴的当前速度至目标速度以控制轴以目标速度运动。使得轴在每一固定周期的终止时刻都能调整当前速度到目标速度，然后以该目标速度运动，因此，本发明能够根据手轮摇动的快慢来调整轴的目标速度，使轴的目标速度适应手轮的运动，从而能够使手轮与轴达到几乎同步运动，即同步开始、同步结束和同步转向，且轴能够运动到手轮脉冲指定的位置处。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明数控系统的结构示意框图；图2是图1所示的数控系统的脉冲信号和位置的对应关系；图3是本发明数控系统的轴运动速度的控制方法的流程图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例公开了一种数控系统，其包括轴、手轮、脉冲信号获取模块、位置检测模块以及控制模块。其中，手轮产生连续的脉冲信号，脉冲信号获取模块以固定周期获取手轮的脉冲信号数，位置检测模块检测轴在每一固定周期的终止时刻对应的实际位置，控制模块根据脉冲信号数计算每一固定周期的终止时刻对应的轴的目标位置，结合目标位置和实际位置计算每一固定周期对应的轴的目标速度，并调整每一固定周期内轴的当前速度至目标速度以控制轴以目标速度运动。使得轴在每一固定周期的终止时刻都能调整当前速度到目标速度，然后以该目标速度运动，因此，本发明能够根据手轮的摇动的快慢来调整轴的目标速度，使轴的目标速度适应手轮的运动，从而能够使手轮与轴达到几乎同步运动，即同步开始、同步结束和同步转向，且轴能够运动到手轮脉冲指定的位置处。请参阅图1和图2，数控系统10包括轴11、手轮12、脉冲信号获取模块13、位置检测模块14以及控制模块15。其中，手轮12为光电编码器,是一种机床外部设备。在手轮12上有100个刻度，手轮每摇动一个刻度就产生一个脉冲信号，因此，当用户连续摇动手轮12时，手轮12会产生连续的脉冲信号。脉冲信号获取模块13以固定周期T获取手轮12的脉冲信号数，并把每一固定周期T获取到的脉冲信号数依次传送到控制模块15。位置检测模块14检测轴11在每一固定周期T的终止时刻对应的实际位置。具体而言，轴11在初始时刻Ttl的实际位置为Ptl，在第一个固定周期的终止时刻T1对应的实际位置为P1，在第i个固定周期的终止时刻Ti对应的实际位置为Pi,依次类推。控制模块15控制轴11运动。具体而言，根据该每一固定周期的脉冲信号数计算轴11在该固定周期的终止时刻的目标位置，根据目标位置和实际位置计算每一固定周期对应的轴11的目标速度；进一步调整每一固定周期内轴的当前速度至目标速度以控制轴以目标速度运动。实际控制中，当手轮12摇动时，脉冲信号获取模块13在第一个固定周期的终止时刻Tl获取到第一个固定周期的脉冲信号数，控制模块15根据第一个固定周期的脉冲信号数计算第一个固定周期内轴11的目标速度并控制轴11以该目标速度运动。因此，第一个固定周期的终止时刻T1的实际位置P1与初始时刻Ttl的实际位置Ptl相同。下面，详细介绍轴11在每一固定周期的目标速度的运算过程:本实施例中，控制模块15在脉冲信号获取模块13每获取一个固定周期T的脉冲信号数后计算该固定周期T的终止时刻的目标位置。具体而言，例如，脉冲信号获取模块13在第i个固定周期的终止时刻Ti获 取了第i个固定周期T的脉冲信号数，则控制模块15计算第i个固定周期T的终止时刻Ti的目标位置Si，并且Si满足:Si=SiJNjL (公式 I)其中，Si^1表不第1-Ι个固定周期的终止时刻IV1的目标位置，Ni表不第i个固定周期T的脉冲信号数，L为手轮12每产生一个脉冲信号所对应的步长。因为轴11在第一个固定周期T的终止时刻T1才开始运动，因此令Stl=Ptl,因此，轴11在第i个固定周期T的终止时刻Ti的目标位置Si满足:
权利要求
1.一种数控系统的轴运动速度的控制方法，其特征在于，所述方法包括: 摇动手轮以产生连续的脉冲信号； 以固定周期获取所述手轮的脉冲信号数； 根据所述脉冲信号数计算每一所述固定周期的终止时刻对应的所述轴的目标位置； 检测所述轴在每一所述固定周期的终止时刻对应的实际位置； 结合所述目标位置和所述实际位置计算每一所述固定周期对应的所述轴的目标速度； 调整每一所述固定周期内所述轴的当前速度至所述目标速度以控制所述轴以所述目标速度运动。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述轴在第i个所述固定周期的终止时刻的目标位置Si满足:
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述结合所述目标位置和所述实际位置计算每一所述固定周期对应的所述轴的目标速度的步骤包括: 根据所述目标位置和所述实际位置计算每一所述固定周期对应的所述轴的规划运动距离； 根据所述规划运动距离计算每一所述固定周期所对应的所述轴的目标速度。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述轴在第i个所述固定周期的规划运动距离Di满足:
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述λ的取值满足:I< λ <3;使得在相邻的两个所述固定周期之间所述轴的速度能够平滑过渡。
6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，T的取值范围为30毫秒到50毫秒。
7.一种数控系统，其特征在于，所述数控系统包括: 轴； 手轮，产生连续的脉冲信号； 脉冲信号获取模块，以固定周期获取所述手轮的脉冲信号数； 位置检测模块，检测所述轴在每一所述固定周期的终止时刻对应的实际位置； 控制模块，根据所述脉冲信号数计算每一所述固定周期的终止时刻对应的所述轴的目标位置，结合所述目标位置和所述实际位置计算每一所述固定周期对应的所述轴的目标速度，并调整每一所述固定周期内所述轴的当前速度至所述目标速度以控制所述轴以所述目标速度运动。
8.根据权利要求7所述的数控系统，其特征在于，所述轴在第i个所述固定周期的终止时刻的目标位置Si满足:
9.根据权利要求7所述的数控系统，其特征在于，所述控制模块进一步根据所述目标位置和所述实际位置计算每一所述固定周期对应的所述轴的规划运动距离；并根据所述规划运动距离计算每一所述固定周期所对应的所述轴的目标速度。
10.根据权利要求9所述的数控系统，其特征在于，所述轴在第i个所述固定周期的规划运动距离Di满足:
全文摘要
本发明公开了一种数控系统及其轴运动速度的控制方法。该控制方法包括摇动手轮以产生连续的脉冲信号；以固定周期获取手轮的脉冲信号数；根据脉冲信号数计算每一固定周期的终止时刻对应的轴的目标位置；检测轴在每一固定周期的终止时刻对应的实际位置；结合目标位置和实际位置计算每一固定周期对应的轴的目标速度；调整每一固定周期内轴的当前速度至目标速度以控制轴以目标速度运动。通过上述方式，本发明能够同时保证轴运动的位置精度和轴与手轮的同步性。
文档编号G05B19/18GK103092126SQ20121059348
公开日2013年5月8日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者龚皓 申请人:深圳市配天数控科技有限公司