专利名称：一种直线运动单元双轴同步控制方法
技术领域：
本发明涉及一种直线单元在运动过程中双轴同步控制的方法，属于数控加工和工业机器人的交叉技术领域。
背景技术：
数控加工设备的技术水平已经标志着国家生产力和工业实力的重要指标。在数控加工设备的发展中，为提升加工系统的产能与加工质量，高速与高精度为成为关键。提升数控加工设备的生产效率，就必须要在有限的行程内提高速度。但随着速度的提升，驱动直线运动单元导轨的驱动力也必然随着增大，在高速进给时，瞬间的驱动力很容易引起振动现象的产生，一旦加工过程中有振动产生，便会导致加工精度的降低，进而影响到工件的加工质量，因此往往无法同时兼顾高速度与高精度的需求。在传统数控加工设备传动结构中，如龙门式横梁机械结构的控制系统，最常用的方法是采用一台电机通过传动链或者同步带等机械机构驱动双边执行机构的方案，但是因传动机构复杂、间隙较大，容易造成闭环控制系统的不稳定。由于驱动系统的结构刚性及惯性匹配不佳容易造成设备瞬间加减速时发生震动现象而且运行噪声大，维护困难。另外若用于负载转动惯量较大的场合，由于传动效率低，必然要选用功率很大的电动机，亦不符合节能绿色制造的设计理念。基于以上因素，数控加工设备在驱动轴的设计上采用双轴同步驱动方式为佳。此方式不但可以增加进给系统的结构刚性，还可以减少因驱动力偏心所引起的力矩影响，双电机同步驱动方式，除了可加强系统的驱动力外，也可提升系统的应答速度。与其他双轴同步控制方法相比，本发明方法结构简单，容易实现，且运行稳定可靠。此外，该方法特别适用于较大负载能力和大跨距的龙门框架结构或者桥式框架结构系统。
发明内容
本发明提出了一种直线单元运动过程双轴同步控制方法，为解决单轴驱动双边电机的速度低，传动机构复杂、间隙较大，系统不稳定等问题以及其他双轴同步控制的方法复杂，难于实现，成本高等问题，提出本发明方法。内容包括
1. 一种直线单元运动过程双轴同步控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤 a.两个运动轴采用相同导轨丝杠、同步带或者运动轮等形式的执行机构。b.选取相同电机并与控制器连接方式相同。c.两个电机驱动器的输入接口分别与控制器的两个指令输出模块相连。d.将1号电机处于断电停止工作状态，使2号电机单独接收命令运行。根据负载情况，利用电机驱动器自调节功能记录下该负载状态下的参数情况；
e.再将2号电机处于断电停止工作状态，使2号电机单独接收命令运行。根据负载情况，利用电机驱动器自调节功能记录下该负载状态下的参数情况；
f.取两组参数中的最大值分别对双轴电机参数进行设定并锁死，同时使电机驱动器的免调节功能有效。g.在上位机软件中同时分别向两个电机发送相同指令。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1为控制系统连接示意图； 图2为控制方法操作流程图。
具体实施例方式如图1所示，运动控制器B的数据信号输入端与电脑A的以太网口利用网线连接， 控制器B的脉冲输出端分别于两个伺服驱动器1和伺服驱动器2连接。联接件3将执行机构1和执行机构2跨接为一个整体，负载可在联接件3上移动。如图2所示，两个运动轴采用相同导轨丝杠形式的执行机构；选取相同伺服电机， 电机驱动器的信号输入接口分别与运动的控制器的信号输出模块相连，并采用相同的脉冲 +方向的控制方式；将其中1号电机的主动力线和编码器线断开使其处于断电停止工作状态，使2号电机单独接收命令运行。根据负载情况，利用电机驱动器自调节功能记录下该负载状态下的参数情况；再将2号电机的主动力线和编码器线断开使其处于断电停止工作状态，使1号电机单独接收命令运行。根据负载情况，利用电机驱动器自调节功能记录下该负载状态下的参数情况；取两组参数中的最大值分别对双轴电机参数进行设定使电机驱动器的免调节功能有效；在上位机软件中同时分别向两个电机发送相同指令实现同步控制。
权利要求
1.一种直线运动单元双轴同步控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤a.将1号电机处于断电停止工作状态，使2号电机单独接收指令执行。根据负载情况， 利用电机驱动器自调节功能记录下该负载状态下的参数情况；b.再将2号电机处于断电停止工作状态，使1号电机单独接收命令运行。根据负载情况，利用电机驱动器自调节功能记录下该负载状态下的参数情况；c.取两组参数中的最大值作为电机设定参数对两个电机进行相同参数设定并锁死；d.分别向两个电机发送相同运动指令实现双轴同步。
2.根据权利要求1中所述的直线运动单元双轴同步控制方法，其特征在于，所述步骤 a中将电机处于断电停止工作状态是将电机的编码器线和动力线断开使其处于完全自由状态。
3.根据权利要求1中所述的直线运动单元双轴同步控制方法，其特征在于，所述步骤b 中的参数包括刚性、惯量比、PID、振动检测值、增益。
4.根据权利要求1中所述的直线运动单元双轴同步控制方法，其特征在于，选取相同电机、电机驱动器，并与运动控制卡连接方式相同。
5.根据权利要求1中所述的直线运动单元双轴同步控制方法，其特征在于，控制卡的信号输出端与电机驱动器的信号输入端相连，采用脉冲信号+方向电平的方式发送电机运动指令。
全文摘要
本发明涉及一种直线运动单元双轴同步控制方法，属于数控加工和工业机器人的交叉技术领域。本发明方法步骤为首先，将1号电机处于断电停止工作状态，使2号电机单独接收运行指令执行，利用电机驱动器自调节功能记录下该负载状态下电机的刚性，惯量比等参数；其次，将2号电机处于断电停止工作状态，使1号电机单独接收运行指令执行，利用电机驱动器自调节功能记录下该负载状态下电机的刚性，惯量比等参数；取两组参数中的最大值分别对双轴电机参数进行设定并锁死；同时分别向两个电机驱动器发送相同运动指令实现双轴同步控制。与现有双轴同步控制方法相比，本发明同步控制方法结构简单，易于实现，运行稳定可靠，加强了鲁棒性，减小了双轴负载分布不均对同步控制的影响。本发明方法特别适用于较大负载能力和大跨距的龙门框架结构或者桥式框架结构系统。
文档编号G05B19/414GK102306011SQ20111012674
公开日2012年1月4日 申请日期2011年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者侯明鹏, 刘丰, 单忠德 申请人:机械科学研究总院先进制造技术研究中心