抛光轮的扭力控制方法及装置、抛光机系统与流程

本发明涉及抛光机领域，尤其涉及一种抛光轮的扭力控制方法及装置、抛光机系统。

背景技术：

抛光机主要利用电机驱动抛光轮高速旋转，对工件表面产生滚压和切削等，从而获得光亮的加工表面。抛光机进行工件加工的过程中，保持抛光轮与工件的摩擦力和抛光轮的速度稳定，是工件加工品质的关键指标。抛光机在工作一段时间后，抛光轮产生磨损，与产品表面之间产生距离，可能无法对工件表面进行抛光，导致产品品质无法得到保障。现有技术中，为了解决该问题，一般通过人工调整抛光轮与工件表面的距离和压力，其缺陷在于，一方面是已经出现了次品后才去调整，因此难以避免产品中出现次品，另一方面人工调整的效率较低。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种抛光轮的扭力控制方法及装置、抛光机系统。

本发明实施方式提供一种抛光机系统，包括抛光轮、带动所述抛光轮转动的伺服电机以及驱动所述伺服电机运转的控制装置，所述控制装置包括：

负载率采集模块，用于实时采集所述抛光轮在伺服电机的驱动下运转时，伺服电机的负载率；

扭力值换算模块，用于对所述伺服电机的负载率进行换算处理，获得所述抛光轮的扭力值；

处理模块，用于根据所述抛光轮的扭力值，产生所述伺服电机的调节参数；

控制模块，用于根据所述调节参数控制所述伺服电机运转，以使所述抛光轮的扭力值位于预设的扭力值范围内。

优选地，所述控制装置进一步包括：第一信号隔离模块，位于所述负载率采集模块与所述扭力值换算模块之间，用于对所述负载率采集模块采集到的负载率与所述扭力值换算模块进行换算处理的负载率进行信号隔离。

优选地，所述控制装置进一步包括：数模转换模块，位于所述第一信号隔离模块的输入侧，用于将所述负载率接收模块接收到的负载率进行数模转换；以及模数转换模块，位于所述第一信号隔离模块的输出侧，用于将所述第一信号隔离模块输出的负载率进行模数转换。

优选地，所述处理模块进一步包括：比较单元，将所述抛光轮的扭力值与所述上限扭力值和下限扭力值进行比较，获得两个扭力差值；计算单元，用于根据所述两个扭力差值中差值绝对值最小的一个扭力差值，换算获得所述伺服电机的移动距离和转速，以使所述控制模块根据换算获得的移动距离和转速，控制所述伺服电机的运转。

优选地，所述处理模块进一步包括：信号转换单元，用于将所述计算单元获得的移动距离转换为ab相脉冲信号，以使所述控制模块根据所述ab相脉冲信号和转速，控制所述伺服电机的运转。

优选地，所述控制装置进一步包括第二信号隔离模块，位于所述处理模块和所述控制模块之间，用于将所述处理模块产生的调节参数和所述控制模块的调节参数进行信号隔离。

本发明实施方式还提出了一种抛光机系统，包括所述抛光轮、带动所述抛光轮转动的伺服电机以及驱动所述伺服电机运转的控制装置，所述控制装置为上述任意一实施方式的控制装置。

本发明实施方式还提出了一种抛光轮的扭力控制方法，包括以下步骤：

s1、实时采集抛光轮在伺服电机的驱动下运转时，所述伺服电机的负载率；

s2、对所述伺服电机的负载率进行换算处理，获得所述抛光轮的扭力值；

s3、根据所述抛光轮的扭力值与预设的扭力值范围，控制所述伺服电机的运转，以使所述伺服电机驱动的抛光轮时的扭力值位于所述预设的扭力值范围内。

优选地，所述步骤s3中预设的扭力值范围包括上限扭力值和下限扭力值，所述步骤s3进一步包括：

将所述抛光轮的扭力值与所述上限扭力值和下限扭力值进行比较，获得两个扭力差值；

根据所述两个扭力差值中差值绝对值最小的一个扭力差值，换算获得所述伺服电机的移动距离和转速；

根据换算获得的移动距离和转速，控制所述伺服电机的运转。

优选地，所述根据换算获得的移动距离和转速，控制所述伺服电机的运转的步骤进一步包括：

将换算获得的移动距离转换为ab相脉冲，并根据所述ab相脉冲和转速，控制所述伺服电机的运转。

本发明抛光机系统通过实时采集伺服电机的负载率，根据该负载率换算获得抛光轮与工件之间的摩擦扭力，并根据该摩擦扭力控制伺服电机运转，例如调节伺服电机的主轴电机位置、电机转速等，以调节抛光轮与工件之间的结合深度，使得抛光轮与工件之间的摩擦扭力位于预设的扭力值范围内。由于伺服电机的负载率更准确地反映抛光轮与工件之间的摩擦力，因此本申请不但实现了抛光机的自动控制，而且还实现了抛光轮扭力的准确控制，提高了抛光机加工工件的品质。

附图说明

图1为本发明一实施方式的抛光机系统的功能模块示意图；

图2为本发明一实施方式的抛光机系统中处理模块的细化功能模块示意图；

图3为本发明一实施方式的抛光机系统中扭力值的比较示意图；

图4为本发明另一实施方式抛光机系统的功能模块示意图；

图5为本发明又一实施方式抛光机系统的功能模块示意图；

图6为本发明一实施方式的抛光轮的扭力控制方法的流程示意图；

图7为本发明一实施方式的抛光轮的扭力控制方法中控制抛光轮的扭力值位于预设的扭力值范围内的细化流程示意图。

为了使本发明的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明实施方式提出一种抛光机系统及抛光轮的扭力控制方法，通过实时采集伺服电机的负载率，将采集到的负载率换算为抛光轮与工件之间的摩擦扭力，并根据该摩擦扭力控制伺服电机运转，例如调节伺服电机的主轴电机位置、电机转速等，以调节抛光轮与工件之间的结合深度，使得抛光轮与工件之间的摩擦扭力位于预设的扭力值范围内。

参照图1，本发明抛光机系统包括抛光轮300、带动所述抛光轮300转动的伺服电机200以及驱动所述伺服电机运转的控制装置100。在本实施方式中，控制装置100包括：

负载率采集模块10，用于实时采集抛光轮在伺服电机的驱动下运转时，伺服电机的负载率；

扭力值换算模块20，用于对所述伺服电机的负载率进行换算处理，获得所述抛光轮的扭力值；

处理模块30，用于根据所述抛光轮的扭力值，产生所述伺服电机的调节参数；

控制模块40，用于根据所述调节参数驱动所述伺服电机运转，以使所述抛光轮的扭力值位于预设的扭力值范围内。

该控制装置100应用于抛光机系统1中，抛光机系统1包括伺服电机200、抛光轮300以及控制装置100，其中伺服电机200的电机轴与抛光轮300连接，通过伺服电机200的转动来驱动抛光轮300旋转，当工件(图中未示出)表面与抛光轮300接触时，通过旋转的抛光轮300来加工工件表面。

在抛光机对工件进行抛光加工的过程中，为了保证工件的加工品质，通过负载率采集模块10实时采集伺服电机的负载率。在本发明实施方式中，该负载率由伺服电机实时采集，即为伺服电机的负载功率与额定功率之间的比值。由于伺服电机驱动的抛光轮在运转时，若抛光轮与工件表面之间的摩擦扭力发生变化，则抛光轮的转速也会随之发生变化，从而影响伺服电机的负载功率，因此该伺服电机的负载功率反映了抛光轮300与工件之间的摩擦扭力。当然，可替换地，伺服电机的电源电流也能反映抛光轮300与工件之间的摩擦扭力，但是本发明实施方式中的负载功率相比伺服电机的电流等其他参数更能准确反映抛光轮300与工件之间的摩擦扭力。因此，本申请不但实现了抛光机的自动控制，而且还实现了抛光轮300扭力的准确控制，提高了抛光机加工工件的品质。

在某些实施方式中，扭力值换算模块20根据预设的换算规则，将负载率采集模块10采集到的负载率换算成抛光轮300的扭力值，也就是抛光轮300与工件之间的摩擦扭力值。在本实施方式中，预设的换算规则可以为一个或多个换算公式，也可以为预先设置的映射关系。以预先设置的映射关系为例，在采集到负载率后，查找该映射关系，找到与该负载率对应的映射值，及摩擦扭力值。

在某些实施方式中，参照图2，在某些实施方式中，处理模块30包括：

比较单元31，将所述抛光轮的扭力值与所述上限扭力值和下限扭力值进行比较，获得两个扭力差值；

计算单元32，用于根据所述两个扭力差值中差值绝对值最小的一个扭力差值，换算获得所述伺服电机200的移动距离和转速，以使所述控制模块40根据换算获得的移动距离和转速，驱动所述伺服电机200的运转。

本发明实施方式中，预先设置一扭力值范围，该扭力值范围包括上限扭力值h1和下限扭力值h2。扭力值换算模块20换算获得抛光轮的扭力值后，比较单元31将该扭力值与扭力值h1和h2进行比较，获得扭力差值△h1和△h2。然后计算单元32根据两个扭力差值中差值绝对值最小的一个扭力差值进行计算。例如，参照图3，图3为扭力值的比较示意图。扭力值换算模块20换算的扭力值为h，该h与上限扭力值h2和下限扭力值h1进行比较后可知，△h1的绝对值较小，因此计算单元32根据△h1进行计算。

可以理解的是，本发明实施方式中，也可以仅设置一预设的扭力阈值，而且允许一定的扭力偏差，当抛光轮的扭力值不等于该扭力阈值或者不在该扭力偏差范围内，均对伺服电机200的运转进行控制。

进一步地，上述扭力差值为正值或负值，当然也可能为0。根据该扭力差值计算获得伺服电机200的移动距离和转速，伺服电机200根据该移动距离驱动抛光轮300朝向或背离工件的位置进行移动，且伺服电机200按计算单元32获得的转速转动。本发明实施方式中，该伺服电机200驱动抛光轮300朝向或背离工件的位置的移动方向为伺服电机200的z轴变量。例如，扭力差值为正值时，伺服电机200驱动抛光轮300朝向工件的位置移动；扭力差值为负值时，伺服电机200驱动抛光轮300背离工件的位置移动。当然，可替换地，也可以根据具体使用情况而设置为x轴或y轴的变量。

在某些实施方式中，计算单元32具体用于：将扭力差值与预设的第一系数相乘，获得伺服电机200的移动距离，将扭力差值与预设的第二系数相乘，获得伺服电机200的转速。该第一系数和第二系数可以根据抛光轮的材质决定，例如抛光轮的硬度。当然，该第一系数和第二系数还可以根据抛光轮的大小和形状来决定。

进一步地，处理模块30还包括：

信号转换单元33，用于将所述计算单元32获得的移动距离转换为ab相脉冲信号，以使所述控制模块40根据所述ab相脉冲信号和转速，驱动所述伺服电机200的运转。

一般伺服电机通过脉冲信号来控制，伺服电机每接收1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度。因此信号转换单元33将计算单元获得的移动距离转换为相应的脉冲信号。本实施方式中，该脉冲信号为ab相脉冲，当然其他的脉冲信号也可以，而ab相脉冲相对于其他脉冲信号更加稳定可靠，保证了电机的可靠运行。

在某些实施方式中，控制模块40例如包括伺服驱动器，进一步用于将信号转换单元33输出的ab相脉冲信号转换为伺服电机200的驱动电压，并将驱动电压发送至伺服电机200，以控制伺服电机200的运转。本发明实施方式中，伺服驱动器将ab相脉冲信号转换为伺服电机200适应的驱动电压。例如，伺服电机200为三相永磁式交流伺服电机，伺服驱动器将ab相脉冲信号转换为三相交流正弦波电压。

进一步地，为了实现数据处理与反馈控制之间的信号隔离，降低控制侧的信号干扰，继续参照图1，本发明实施方式中，将设置第一信号隔离模块50和第二信号隔离模块60。

具体地，该第一信号隔离模块50位于负载率采集模块10与扭力值换算模块20之间，用于对负载率采集模块10采集到的负载率与扭力值换算模块20进行换算处理的负载率进行信号隔离。第二信号隔离模块60位于处理模块30和控制模块40之间，用于对处理模块30获得的调节参数和控制模块40进行控制的调节参数进行信号隔离。

在某些实施方式中，该第一信号隔离模块50和第二信号隔离模块60为pci卡集成电路，当然，可变更地，也可以为其他的电路结构。一实施例中，在pct卡集成电路进行信号隔离时，通过半导体器件对接收到的信号进行调制变换，然后通过例如光感器件进行隔离变换，再通过解调器件进行解调变换回隔离前的信号，同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理，保证了变换后的信号、电源和地之间的绝对独立。

可以理解的是，该第一信号隔离模块50和第二信号隔离模块60可以由同一pci卡集成电路实现，从而节省抛光机的设置体积以及成本。

进一步地，参照图4，图4为本发明另一实施方式控制装置100的功能模块示意图。该控制装置100还包括数模转换模块70和模数转换模块80。顾名思义，模数转换模块80用于将模拟信号转换为数字信号，数模转换模块70用于将数字信号转换为模拟信号。

具体地，数模转换模块70位于第一信号隔离模块50的输入侧，用于将采集到的负载率进行数模转换，即将采集到的负载率由数字信号转换为模拟信号，以用于远距离传输。本发明实施方式中，该第一信号隔离模块转换的模拟信号为±10v的信号。当然，可替换地，也可以根据具体情况而灵活设置其他的模拟信号。

模数转换模块80位于第一信号隔离模块的输出侧，当然也可以位于处理模块的输入侧，用于将第一信号隔离模块输出的负载率进行模数转换，即将接收到的负载率由模拟信号转换为数字信号，以用于扭力换算模块20的换算处理。

进一步地，扭力值换算模块20在进行扭力值换算前，先对负载率采集模块10采集到的负载率进行滤波处理，以获得准确的扭力值。本发明实施方式中，该滤波处理主要进行中值滤波和/或交直流滤波。

需要说明的是，上述抛光机系统中各功能模块之间可以进行组合形成集成模块，也可以再分开为多个子功能模块，在此不做限定。

进一步地，参照图5，图5为本发明又一实施方式抛光机系统的功能模块示意图。该控制装置100进一步包括：交互模块90，用于与处理模块30连接，该交互模块90用于人机交互，主要包括数据接口以及显示界面，所述显示界面用于显示接收到的数据以及用户输入的数据，数据接口用于接收处理模块30获得的调节参数，以及将用户输入的数据下发至处理模块30，实现对抛光轮的扭力进行控制。

本发明还提出了一种抛光轮的扭力控制方法，参照图6，图6为本发明一实施方式的抛光轮的扭力控制方法的流程示意图。该实施方式的抛光轮的扭力控制方法包括以下步骤：

s1、实时采集抛光机在伺服电机的驱动下运转时，所述伺服电机的负载率；

上述步骤s1中所述伺服电机的负载率由所述伺服电机实时采集，或者根据伺服电机的电源参数换算获得。在本发明实施方式中，该负载率由伺服电机实时采集，即为伺服电机的负载功率与额定功率之间的比值。由于伺服电机驱动的抛光轮在运转时，若抛光轮与工件表面之间的摩擦扭力发生变化，则抛光轮的转速也会随之发生变化，从而影响伺服电机200的负载功率，因此该伺服电机200的负载功率反映了抛光轮300与工件之间的摩擦扭力。当然，可替换地，伺服电机的电源电流也能反映抛光轮300与工件之间的摩擦扭力，但是本发明实施方式中的负载功率相比伺服电机200的电流等其他参数更能准确反映抛光轮300与工件之间的摩擦扭力。

s2、对所述伺服电机的负载率进行换算处理，获得所述抛光轮的扭力值；

具体地，步骤s2中根据预设的换算规则，将负载率采集模块10采集到的负载率换算成抛光轮的扭力值，也就是抛光轮300与工件之间的摩擦扭力值。在本实施方式中，预设的换算规则可以为一个或多个换算公式，也可以为预先设置的映射关系。以预先设置的映射关系为例，在采集到负载率后，查找该映射关系，找到与该负载率对应的映射值，及摩擦扭力值。

s3、根据所述抛光轮的扭力值与预设的扭力值范围，控制所述伺服电机的运转，以使所述伺服电机驱动的抛光轮时的扭力值位于所述预设的扭力值范围内。

在某些实施方式中，上述步骤s3中预设的扭力值范围包括上限扭力值和下限扭力值，参照图7，图7为本发明一实施方式的抛光轮的扭力控制方法中控制抛光轮的扭力值位于预设的扭力值范围内的细化流程示意图。上述步骤s3进一步包括：

s31、将所述抛光轮的扭力值与所述上限扭力值和下限扭力值进行比较，获得两个扭力差值；

s32、根据所述两个扭力差值中差值绝对值最小的一个扭力差值，换算获得所述伺服电机的移动距离和转速；

s33、根据换算获得的移动距离和转速，驱动所述伺服电机的运转。

本发明实施方式中，预先设置一扭力值范围，该扭力值范围包括上限扭力值h1和下限扭力值h2。换算获得抛光轮的扭力值后，将该扭力值与扭力值h1和h2进行比较，获得扭力差值△h1和△h2。然后，根据两个扭力差值中差值绝对值最小的一个扭力差值进行计算，获得伺服电机的调节参数。因此，该伺服电机根据该调节参数运转并驱动抛光轮旋转后，抛光轮的扭力值能靠近甚至位于预设的扭力值范围内。

上述步骤s1-s3将反复执行，直到抛光轮的摩擦扭力值位于预设的扭力值范围内。

进一步地，伺服电机的移动距离由所述扭力差值与预设的第一系数相乘，所述伺服电机的转速由所述扭力差值与预设的第二系数相乘。该第一系数和第二系数可以根据抛光轮的材质决定，例如抛光轮的硬度。当然，该第一系数和第二系数还可以根据抛光轮的大小和形状来决定。

进一步地，上述步骤s33进一步包括：将换算获得的移动距离转换为ab相脉冲，并根据所述ab相脉冲和转速，驱动所述伺服电机的运转。

一般伺服电机通过脉冲信号来控制，伺服电机每接收1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度。因此信号转换单元33将计算单元获得的移动距离转换为相应的脉冲信号。本实施方式中，该脉冲信号为ab相脉冲，当然其他的脉冲信号也可以，而ab相脉冲相对于其他脉冲信号更加稳定可靠，保证了电机的可靠运行。

进一步地，上述步骤s33中，驱动伺服电机的运转时，将ab相脉冲转换为伺服电机200的驱动电压，以控制伺服电机的运转。本发明实施方式中，伺服驱动器将ab相脉冲信号转换为伺服电机200适应的驱动电压。例如，伺服电机为三相永磁式交流伺服电机，伺服驱动器将ab相脉冲信号转换为三相交流正弦波电压。

可以理解的是，上述抛光轮的扭力控制中，各个子处理过程中，为了保证信号的正常处理，将进行一些信号类型的处理。例如，为了便于信号的传输，而将信号由数字信号转换为模拟信号，由模拟信号转换为数字信号。当然，还可以进行其他的信号处理，以保证信号的正常处理。

进一步地，上述获得伺服电机200的调节参数后，还可以将该伺服电机200的调节参数发送至显示设备进行显示，以供用户查看。当然，该显示设备还可以接收用户输入的调节参数，并将用户输入的调节参数下发至处理模块30，以人工调整伺服电机的调节参数，实现伺服电机的精准控制。

需要说明的是，上述抛光轮的扭力控制方法可由硬件实现，也可以由软件实现，例如该抛光轮的扭力控制方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，也就是说，通过一系列程序指令来执行上述任意一实施方式的控制方法，即执行该控制方法的计算机软件产品存储于计算机存储介质(例如但不限定rom/ram、磁碟、光盘等)中，包括若干指令代码，供计算机处理器调用，来实现抛光轮的扭力控制，使得抛光轮与工件之间的摩擦扭力保持在预设的扭力值范围内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。