机械手原点复归方法及装置与流程

本发明涉及数控机床控制领域，具体而言，涉及一种机械手原点复归方法及装置。

背景技术：

目前，机械手采用的伺服电机通常有两种编码器，分别为增量式编码器和绝对式编码器。采用增量式编码器的机械手开机时需要进行原点复归，即寻找原点参考点。专利号为CN102814816B的专利公开了一种机械手精确找原点方法，但该方法至少存在以下两个缺陷：(1)，该方法仅适应于机械手的初始位置在原点感应区或原点感应区的正方向上，而当机械手的初始位置在原点感应区的负方向上时，该方法将失效；(2)，该方法每次到达原点感应区的位置会有所不同，即无法保证每次找到的原点都是同一个点，其最终的精度依赖于原点感应器的灵敏度，导致原点复归结果精确度低的技术问题。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种机械手原点复归方法及装置，以至少解决相关技术中对机械手进行原点复归时，由于无法保证每次找到的原点都是同一个点而导致的原点复归结果精确度偏低的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种机械手原点复归方法，包括：在对机械手进行原点复归的过程中，驱动上述机械手沿给定方向运行；在原点开关出现跳变沿时，确定上述机械手的原点的大致区域，其中，上述原点开关为上述机械手在上述给定方向的方向轴上的原点开关；在编码器的原点Z脉冲出现跳变沿时，从上述大致区域中确定出上述原点的精确位置，其中，编码器安装在伺服电机中，上述伺服电机为上述机械手在上述方向轴上的伺服电机。

进一步地，上述原点开关出现的跳变沿为上升沿或下降沿；和/或上述编码器出现的跳变沿为上升沿或下降沿。

进一步地，在上述原点开关出现的跳变沿为上升沿的情况下，在上述原点开关未出现上升沿时，判断上述机械手在上述给定方向上是否运行到极限值；若否，则继续驱动上述机械手沿上述给定方向运行，直到上述原点开关出现上升沿为止；若是，则不再驱动上述机械手沿上述给定方向运行。

进一步地，在继续驱动上述机械手沿上述给定方向运行的过程中，且在上述原点开关出现上升沿之前，若上述机械手在上述给定方向上运行到上述极限值，则驱动上述机械手沿与上述给定方向相反的方向运行；判断上述原点开关是否出现下降沿；若是，则在延时预设时间段后，不再驱动上述机械手沿与上述给定方向相反的方向运行，并重新驱动上述机械手沿与上述给定方向运行，以在上述原点开关出现上升沿时，确定上述机械手的原点的上述大致区域。

进一步地，在重新驱动上述机械手沿与上述给定方向运行，以在上述原点开关出现上升沿时，确定上述机械手的原点的上述大致区域之后，上述方法还包括：在上述编码器的原点Z脉冲出现跳变沿时，且在从上述大致区域中确定出上述原点的精确位置之后或同时，清除在上述原点开关出现上升沿时对该上升沿作的标识。

进一步地，在上述编码器的原点Z脉冲未出现跳变沿时，继续驱动上述机械手沿上述给定方向运行，直到上述编码器的原点Z脉冲出现跳变沿为止。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种机械手原点复归装置，包括：驱动单元，用于在对机械手进行原点复归的过程中，驱动上述机械手沿给定方向运行；第一确定单元，用于在原点开关出现跳变沿时，确定上述机械手的原点的大致区域，其中，上述原点开关为上述机械手在上述给定方向的方向轴上的原点开关；第二确定单元，用于在编码器的原点Z脉冲出现跳变沿时，从上述大致区域中确定出上述原点的精确位置，其中，编码器安装在伺服电机中，上述伺服电机为上述机械手在上述方向轴上的伺服电机。

进一步地，上述原点开关出现的跳变沿为上升沿或下降沿；和/或上述编码器出现的跳变沿为上升沿或下降沿。

进一步地，上述装置还包括：第一判断单元，在上述原点开关出现的跳变沿为上升沿的情况下，在上述原点开关未出现上升沿时，判断上述机械手在上述给定方向上是否运行到极限值，其中，在判断为否的情况下，上述驱动单元，还用于继续驱动上述机械手沿上述给定方向运行，直到上述原点开关出现上升沿为止，在判断为是的情况下，上述驱动单元，还用于不再驱动上述机械手沿上述给定方向运行。

进一步地，上述驱动单元，还用于在继续驱动上述机械手沿上述给定方向运行的过程中，且在上述原点开关出现上升沿之前，若上述机械手在上述给定方向上运行到上述极限值，则驱动上述机械手沿与上述给定方向相反的方向运行；上述装置还包括：第二判断单元，用于判断上述原点开关是否出现下降沿；上述驱动单元，还用于若是，则在延时预设时间段后，不再驱动上述机械手沿与上述给定方向相反的方向运行，并重新驱动上述机械手沿与上述给定方向运行，以在上述原点开关出现上升沿时，确定上述机械手的原点的上述大致区域。

进一步地，上述装置还包括：清除单元，在重新驱动上述机械手沿与上述给定方向运行，以在上述原点开关出现上升沿时，确定上述机械手的原点的上述大致区域之后，在上述编码器的原点Z脉冲出现跳变沿时，且在从上述大致区域中确定出上述原点的精确位置或之后或同时，清除在上述原点开关出现上升沿时对该上升沿作的标识。

进一步地，上述驱动单元，还用于：在上述编码器的原点Z脉冲未出现跳变沿时，继续驱动上述机械手沿上述给定方向运行，直到上述编码器的原点Z脉冲出现跳变沿为止。

在本发明实施例中，采用先确定原点的大致区域，在根据编码器的原点Z脉冲出现跳变沿时确定精确位置的方式，通过在对机械手进行原点复归的过程中，驱动上述机械手沿给定方向运行；在原点开关出现跳变沿时，确定上述机械手的原点的大致区域，其中，上述原点开关为上述机械手在上述给定方向的方向轴上的原点开关；在编码器的原点Z脉冲出现跳变沿时，从上述大致区域中确定出上述原点的精确位置，其中，编码器安装在伺服电机中，上述伺服电机为上述机械手在上述方向轴上的伺服电机，达到了机械手进行原点复归时，保证每次找到的原点都是同一个点的目的，由于只要确定机械手的原点在大致区域后，再根据编码器的原点Z脉冲出现跳变沿时，就能准确找到原点的参考点，实现了提高原点复归结果精确度的技术效果，进而解决了相关技术中对机械手进行原点复归时，由于无法保证每次找到的原点都是同一个点而导致的原点复归结果精确度偏低的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据发明实施例的一种机械手原点复归方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的机械手原点复归装置的示意图；

图3(a)是根据发明实施例的一种机械手原点复归方法的流程图；

图3(b)是根据发明实施例的一种机械手原点复归方法的流程图；

图3(c)是根据发明实施例的一种机械手原点复归方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种机械手原点复归方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据发明实施例的一种机械手原点复归方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，在对机械手进行原点复归的过程中，驱动机械手沿给定方向运行；

步骤S104，在原点开关出现跳变沿时，确定机械手的原点的大致区域，其中，原点开关为机械手在给定方向的方向轴上的原点开关；

步骤S106，在编码器的原点Z脉冲出现跳变沿时，从大致区域中确定出原点的精确位置，其中，编码器安装在伺服电机中，伺服电机为机械手在方向轴上的伺服电机。

也即，机械手在进行原点复归时，需要驱动机械手沿给定的方向运行，给定的方向是可变的，由于在原点复归时，机械手需要运行，可以根据需要，给机械手一定的速度，可以给定较低的速度，利用机械手给定方向轴上原点开关的跳变沿来确定原点的大致区域，需要说明的是，大致区域是可根据实际情况进行设定的区域，即可以对原点的运行区域进行控制，因此，机械手在运行过程中并不是不确定的区域。然后利用机械手该方向轴上伺服电机安装的编码器从大致区域中确定出原点的精确位置，例如，可以是增量式编码器第一个Z脉冲上升沿来确定原点的精确位置，当然，也可以是下降沿确定原点的精确位置。

通过上述步骤，采用先确定原点的大致区域，在根据编码器的原点Z脉冲出现跳变沿时确定精确位置的方式，通过在对机械手进行原点复归的过程中，驱动上述机械手沿给定方向运行；在原点开关出现跳变沿时，确定上述机械手的原点的大致区域，其中，上述原点开关为上述机械手在上述给定方向的方向轴上的原点开关；在编码器的原点Z脉冲出现跳变沿时，从上述大致区域中确定出上述原点的精确位置，其中，编码器安装在伺服电机中，上述伺服电机为上述机械手在上述给定方向上的伺服电机，达到了机械手进行原点复归时，保证每次找到的原点都是同一个点的目的，由于只要确定机械手的原点在大致区域后，再根据编码器的原点Z脉冲出现跳变沿时，就能准确找到原点的参考点，实现了提高原点复归结果精确度的技术效果，进而解决了相关技术中对机械手进行原点复归时，由于无法保证每次找到的原点都是同一个点而导致的原点复归结果精确度偏低的技术问题。

由于机械手在运行过程中，需要上升和/或下降，可选地，原点开关出现的跳变沿为上升沿或下降沿；和/或编码器出现的跳变沿为上升沿或下降沿。

可选地，在原点开关出现的跳变沿为上升沿的情况下，在原点开关未出现上升沿时，判断机械手在给定方向上是否运行到极限值；若否，则继续驱动机械手沿给定方向运行，直到原点开关出现跳变沿为止；若是，则不再驱动机械手沿给定方向运行。

由于原点开关的跳变沿可以是上升沿也可以是下降沿，当确定以原点开关出现的跳变沿为上升沿来确定机械手的原点的大致区域时，原点开关会出现上升沿或不出现上升沿。当在原点开关未出现上升沿时，需首先判断机械手在给定方向上是否运行到极限值，如果没有运行到极限值，继续驱动机械手沿给定方向运行，并且，同时还可以控制机械手的运行速度，直到原点开关出现跳变沿为止。如果已经运行到极限值，则不能继续驱动机械手沿给定方向运行，而是控制机械手急停，并在延时一定时间后，控制机械手沿与之前方向相反的方向运行，直到找到原点参考点为止。需要说明的是，当确定以原点开关出现的跳变沿为下降沿来确定机械手的原点的大致区域时，情况与上述类似，在此不在赘述。

为了能够精确的找到同一原点，可选地，在继续驱动机械手沿给定方向运行的过程中，且在原点开关出现上升沿之前，若机械手在给定方向上运行到极限值，则驱动机械手沿与给定方向相反的方向运行；判断原点开关是否出现下降沿；若是，则在延时预设时间段后，不再驱动机械手沿与给定方向相反的方向运行，并重新驱动机械手沿与给定方向运行，以在原点开关出现上升沿时，确定机械手的原点的大致区域。需要说明的是，延时预设时间段可视实际情况而定，可选取100～500ms。。也就是说，在未到达原点的大致区域时，可以给定反方向和设定速度，判断有无原点下降沿，若无则继续给定反方向和设定速度；若有则延时第二次，再急停并延时预设时间段。此时继续给定设定方向和设定速度，判断有无原点上升沿，若无继续给定设定方向和设定速度；若有说明已到达原点的大致区域，此时判断有无Z脉冲的跳变沿。

可选地，在重新驱动机械手沿与给定方向运行，以在原点开关出现上升沿时，确定机械手的原点的大致区域之后，上述方法还包括：在编码器的原点Z脉冲出现跳变沿时，且在从大致区域中确定出原点的精确位置之后或同时，清除在原点开关出现上升沿时对该上升沿作的标识。

在重新驱动机械手沿与给定方向运行时，说明还未到达原点的大致区域，继续给定设定方向，也可以设定速度，设定速度可以分高、中、低三个速度等级，分别对应伺服电机最高转速的4％、2％、1％，当然，也可以按照其他速度。可选地，在编码器的原点Z脉冲未出现跳变沿时，继续驱动机械手沿给定方向运行，直到编码器的原点Z脉冲出现跳变沿为止。

采用上述方法可以对机械手的初始位置基本没有要求，只需满足在极限范围内即可，另外还可确保每次找到的原点都是同一个点，其精度不依赖于原点感应器的灵敏度。

实施例2

根据本发明实施例，提供了一种机械手原点复归装置实施例，图2是根据本发明实施例的一种可选的机械手原点复归装置的示意图，如图2所示，该装置包括：驱动单元40，用于在对机械手进行原点复归的过程中，驱动机械手沿给定方向运行；第一确定单元42，用于在原点开关出现跳变沿时，确定机械手的原点的大致区域，其中，原点开关为机械手在给定方向的方向轴上的原点开关；第二确定单元44，用于在编码器的原点Z脉冲出现跳变沿时，从大致区域中确定出原点的精确位置，其中，编码器安装在伺服电机中，伺服电机为机械手在给定方向的方向轴上的伺服电机。

通过上述装置，达到了机械手进行原点复归时，保证每次找到的原点都是同一个点的目的，由于只要确定机械手的原点在大致区域后，再根据编码器的原点Z脉冲出现跳变沿时，就能准确找到原点的参考点，实现了提高原点复归结果精确度的技术效果，进而解决了相关技术中对机械手进行原点复归时，由于无法保证每次找到的原点都是同一个点而导致的原点复归结果精确度偏低的技术问题。

可选地，原点开关出现的跳变沿为上升沿或下降沿；和/或编码器出现的跳变沿为上升沿或下降沿。

可选地，上述装置还包括：第一判断单元，在原点开关出现的跳变沿为上升沿的情况下，在原点开关未出现上升沿时，判断机械手在给定方向上是否运行到极限值，其中，在第一判断单元判断为否的情况下，驱动单元还用于继续驱动机械手沿给定方向运行，直到原点开关出现上升沿为止；在第一判断单元判断为是的情况下，驱动单元还用于不再驱动机械手沿给定方向运行。

可选地，驱动单元还用于在继续驱动机械手沿给定方向运行的过程中，且在原点开关出现上升沿之前，若机械手在给定方向上运行到极限值，则驱动机械手沿与给定方向相反的方向运行；对应的，上述装置还包括：第二判断单元，用于判断原点开关是否出现下降沿；驱动单元还用于若是，则在延时预设时间段后，不再驱动机械手沿与给定方向相反的方向运行，并重新驱动机械手沿与给定方向运行，以在原点开关出现上升沿时，确定机械手的原点的大致区域。

可选地，上述装置还包括：清除单元，在重新驱动机械手沿与给定方向运行，以在原点开关出现上升沿时，确定机械手的原点的大致区域之后，在编码器的原点Z脉冲出现跳变沿时，且在从大致区域中确定出原点的精确位置之后或同时，清除在原点开关出现上升沿时对该上升沿作的标识。

可选地，驱动单元还用于：在编码器的原点Z脉冲未出现跳变沿时，继续驱动机械手沿给定方向运行，直到编码器的原点Z脉冲出现跳变沿为止。

需要说明的是，实施例2中装置部分实施例中的各实施方式与实施例1中方法部分实施例中的各实施方式相一致或相对应，在此不再赘述。

以下结合图3(a)、图3(b)、图3(c)，以具体实施例详细阐述本发明：

如图3(a)、图3(b)、图3(c)所示,机械手原点复归流程为：机械手开机进行某一方向原点复归时，先给定设定方向和设定速度，然后判断有无原点上升沿：若有则跳转到路径2；若无则继续判断是否到达极限位置，若没有继续给定设定方向和设定速度，若到达极限位置则急停并延时T1，再跳转到路径3。

若跳转到路径2，则说明已到达原点的大致区域，此时给定设定速度，判断有无编码器的原点Z脉冲上升沿，若没有则继续给定设定速度；若有则说明已达到原点参考点，此时急停并延时T1，再将编码器该原点定义为该方向的原点，原点复归结束。

若跳转到路径3，则说明还未到达原点的大致区域，此时给定反方向和设定速度，判断有无原点下降沿，若无则继续给定反方向和设定速度；若有则延时T2，再急停并延时T1。此时继续给定设定方向和设定速度，判断有无原点上升沿，若无继续给定设定方向和设定速度；若有说明已到达原点的大致区域，此时判断有无Z脉冲上升沿。若无继续给定设定方向和设定速度；若有则说明已达到原点参考点，此时清除原点上升沿标志，再急停并延时T1，最后将编码器该原点定义为该方向的原点，原点复归结束。

其中延时T1可视实际情况而定，可选的延时T1可选取100～500ms，延时T2可视实际情况而定，可选的延时T2可选取100～1000个插补周期，设定方向由用户给定，设定速度可视实际情况而定，可选的设定速度可分高、中、低三个速度等级，分别对应伺服电机最高转速的4％、2％、1％，也可无需分高、中、低三个等级设置。采用上述方法可以对机械手的初始位置基本没有要求，只需满足在正负极限范围内即可，另外还可确保每次找到的原点都是同一个点，其精度不依赖于原点感应器的灵敏度。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。