一种交流伺服驱动实现全闭环数控系统反馈电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种交流伺服驱动实现全闭环数控系统反馈电路，涉及全闭环数控系统的光栅尺反馈电路【技术领域】，解决了传统全闭环数控系统算法复杂、开发成本高、扩展性差的问题，本电路包括开环数控系统、交流伺服驱动器、交流伺服电机、机械传动部件和光栅尺，所述的开环数控系统依次与交流伺服驱动器、交流伺服电机电连接，所述的交流伺服电机与机械传动部件连接，所述的光栅尺设置在机械传动部件上，光栅尺的输出端连接到交流伺服驱动器。结构简单，稳定可靠，且能实现二个通道正交脉冲4倍频可逆计数，而且大大节省了成本。
【专利说明】一种交流伺服驱动实现全闭环数控系统反馈电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及全闭环数控系统的光栅尺反馈电路【技术领域】，尤其是涉及一种交流伺服驱动实现全闭环数控系统反馈电路。
【背景技术】
[0002]当今世界，工业发达国家对工业自动化高度重视，竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进设备，特别是随着微电子、计算机技术、电力技术、传感技术、数控技术的高速发展，自动化控制在20世纪80年代以后成为各国制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。
[0003]目前在高速高精的数控系统应用领域中，多数采用全闭环数控系统来弥补机床机械部分如电机、丝杠、减速机等的传动误差，从而保证机床加工精度，实现高速高精的要求。常用的全闭环数控系统如图1所示，是将反馈元件(例如:安装在机床导轨轴上的光栅尺)反馈回来的信号直接返回到数控系统，由数控系统与指令比较进行闭环算法。此方案存在以下问题:
[0004]1、算法复杂，特别是在控制多轴时，轴数越多数控系统的速度要求、内存要求也越高，算法也越复杂；
[0005]2、开发成本和产品成本都较高；
[0006]3、在多轴数控系统中扩展性差。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的在于:针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单，稳定可靠，且能实现二个通道正交脉冲4倍频可逆计数，而且大大节省了成本的交流伺服驱动实现全闭环数控系统反馈电路。
[0008]本实用新型的目的通过以下技术方案来实现:
[0009]一种交流伺服驱动实现全闭环数控系统反馈电路，其特征在于，该电路包括开环数控系统、交流伺服驱动器、交流伺服电机、机械传动部件和光栅尺，所述的开环数控系统依次与交流伺服驱动器、交流伺服电机电连接，所述的交流伺服电机与机械传动部件连接，所述的光栅尺设置在机械传动部件上，光栅尺的输出端连接到交流伺服驱动器。
[0010]优选的，所述的交流伺服驱动器包括数字信号控制器，所述光栅尺的输出端与交流伺服驱动器之间设置有接口芯片和两个平衡滤波电路，光栅尺的一个正交脉冲信号输出端通过一平衡滤波电路连接到接口芯片，光栅尺的另一个正交脉冲信号输出端通过另一平衡滤波电路连接到接口芯片，所述接口芯片的输出端连接到数字信号控制器。
[0011]优选的，所述的交流伺服电机上设置有伺服电机编码器，该伺服电机编码器与数字信号控制器连接。
[0012]优选的，所述的伺服电机编码器与数字信号控制器之间设置有接口芯片和两个平衡滤波电路，伺服电机编码器的一个正交脉冲信号输出端通过一平衡滤波电路连接到接口芯片，伺服电机编码器的另一个正交脉冲信号输出端通过另一平衡滤波电路连接到接口芯片，所述接口芯片的输出端连接到数字信号控制器。
[0013]优选的，光栅尺的输出端与交流伺服驱动器之间设置的平衡滤波电路和伺服电机编码器与数字信号控制器之间设置的平衡滤波电路结构相同，均包括电阻、两个等值电阻和一个电容，正交脉冲信号的正端和负端各通过一等值电容连接到接口芯片的两个输入端，所述的电阻跨接在正端和负端之间，所述的电容跨接在接口芯片的两个输入端之间。
[0014]优选的，光栅尺的输出端与交流伺服驱动器之间设置的接口芯片和伺服电机编码器与数字信号控制器之间设置的接口芯片均为AM26LS32型号的接口芯片。
[0015]优选的，所述的数字信号控制器为TMS320F2806型号的DSP芯片。
[0016]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0017]1、采用性能稳定的低功耗DSP可编程芯片U2(TMS320F2806)结构简单，稳定可靠，且能实现二个通道正交脉冲4倍频可逆计数。
[0018]2、用交流伺服驱动器实现光栅尺的反馈闭环算法，结构简单，大大节省了成本，可
靠实用。
[0019]3、扩展性好，当用于多轴系统时，只需要对应增加反馈环即可，不需要对数控系统进行改变。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为传统闭环数控系统光栅尺反馈电路示意图；
[0021]图2为本实用新型开环数控系统光栅尺反馈电路示意图；
[0022]图3为交流伺服驱动器实现全闭环数控系统反馈电路图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0024]实施例
[0025]如图2、图3所示，本实用新型用成熟的开环数控系统控制交流伺服驱动器，将光栅尺的反馈信号直接反馈到交流伺服驱动器，因为交流伺服驱动器有一套完善独立的闭环算法(伺服电机编码器的反馈电路)，所以在交流伺服驱器上再加一套光栅尺闭环算法，在开发时间、开发费用和产品成熟方面都能最大限度的得到保障，且容易实现。本实用新型的工作原理是:交流伺服驱动器的一个DSP芯片U2 (TMS320F2806)的二个EQEP正交输入电路通道实现伺服电机编码器和机床光栅尺的4倍频可逆计数。
[0026]本实用新型的电路包括开环数控系统、交流伺服驱动器、交流伺服电机、机械传动部件和光栅尺。开环数控系统依次与交流伺服驱动器、交流伺服电机电连接，系统发送指令给交流伺服驱动器，并通过交流伺服驱动器控制交流伺服电机的转速。交流伺服电机与机械传动部件连接，带动机械传统部件运动。光栅尺设置在机械传动部件上，光栅尺的输出端连接到交流伺服驱动器，用于采集机械传动部件的运行情况，并将信息反馈给交流伺服驱动器。本实用新型采用的是性能稳定的成熟开环数控系统和成熟交流伺服驱动器。当用于多轴控制时，只需要增加对应的交流伺服驱动器、交流伺服电机、机械传动部件和光栅尺即可，而不必对数控系统进行更改。[0027]交流伺服驱动器的主要部件是数字信号控制器，可采用DSP可编程芯片(TMS320F2806)。光栅尺的输出端与交流伺服驱动器之间设置有AM26LS32型号的接口芯片和两个平衡滤波电路。光栅尺的一个正交脉冲信号输出端(正端EPA+、负端EPA-)通过一平衡滤波电路(由电阻R7、R8、R9和电容C3组成)连接到接口芯片U3，形成EQEP2A信号；光栅尺的另一个正交脉冲信号输出端(正端EPB+、负端EPB-)通过另一平衡滤波电路(由电阻RIO、R11、R12和电容C4组成)连接到接口芯片U3，该接口芯片的输出端连接到数字信号控制器U2，成EQEP2B信号。正交脉冲信号EQEP2A、EQEP2B信号输入到DSP芯片U2 (TMS320F2806)正交电路，通过DSP正交电路4倍频可逆计数器计数，DSP芯片U2(TMS320F2806)对光栅尺信号的计数与输入指令比较，实现全闭环算法。从而交流伺服驱动实现了对光栅尺反馈信号的直接闭环算法。
[0028]交流伺服电机上设置有伺服电机编码器，该伺服电机编码器与数字信号控制器连接。伺服电机编码器与数字信号控制器之间设置有AM26LS32型号的接口芯片和两个平衡滤波电路。伺服电机编码器的一个正交脉冲信号输出端(正端EA+、负端EA-)通过一平衡滤波电路(由电阻R1、R2、R3和电容Cl组成)连接到接口芯片U1，形成EQEPlA信号；伺服电机编码器的另一个正交脉冲信号输出端(正端EB+、负端EB-)通过另一平衡滤波电路(由电阻R4、R5、R6和电容C2组成)连接到接口芯片U1，形成EQEPlB信号。接口芯片的输出端连接到数字信号控制器。正交脉冲信号EQEP1A、EQEP1B信号输入到DSP芯片U2(TMS320F2806)正交电路，通过DSP正交电路4倍频可逆计数器计数，从而实现了交流伺服驱动对电机编码器输入信号的计数，完成了交流伺服驱动的速度控制和位置控制算法。
[0029]光栅尺的输出端与交流伺服驱动器之间设置的平衡滤波电路和伺服电机编码器与数字信号控制器之间设置的平衡滤波电路结构相同，均包括电阻、两个等值电阻和一个电容，正交脉冲信号的正端和负端各通过一等值电容连接到接口芯片的两个输入端，电阻跨接在正端和负端之间，电容跨接在接口芯片的两个输入端之间。例:伺服电机编码器的一个正交脉冲信号输出端:正端EA+、负端EA-。正端EA+通过等值电容R2连接到接口芯片Ul的IA输入端，负端EA-通过等值电容R3连接到接口芯片Ul的IB输入端，电阻Rl跨接在正端EA+和负端EA-之间，电容Cl跨接在接口芯片Ul的两个输入端IA和IB之间。其中电阻Rl的电阻选用IK欧母，等值电阻R2和R3的电阻值选为300欧母，电容Cl的电容值选为330pF。
[0030]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，应当指出的是，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种交流伺服驱动实现全闭环数控系统反馈电路，其特征在于，该电路包括开环数控系统、交流伺服驱动器、交流伺服电机、机械传动部件和光栅尺，所述的开环数控系统依次与交流伺服驱动器、交流伺服电机电连接，所述的交流伺服电机与机械传动部件连接，所述的光栅尺设置在机械传动部件上，光栅尺的输出端连接到交流伺服驱动器。
2.根据权利要求1所述的一种交流伺服驱动实现全闭环数控系统反馈电路，其特征在于，所述的交流伺服驱动器包括数字信号控制器，所述光栅尺的输出端与交流伺服驱动器之间设置有接口芯片和两个平衡滤波电路，光栅尺的一个正交脉冲信号输出端通过一平衡滤波电路连接到接口芯片，光栅尺的另一个正交脉冲信号输出端通过另一平衡滤波电路连接到接口芯片，所述接口芯片的输出端连接到数字信号控制器。
3.根据权利要求2所述的一种交流伺服驱动实现全闭环数控系统反馈电路，其特征在于，所述的交流伺服电机上设置有伺服电机编码器，该伺服电机编码器与数字信号控制器连接。
4.根据权利要求3所述的一种交流伺服驱动实现全闭环数控系统反馈电路，其特征在于，所述的伺服电机编码器与数字信号控制器之间设置有接口芯片和两个平衡滤波电路，伺服电机编码器的一个正交脉冲信号输出端通过一平衡滤波电路连接到接口芯片，伺服电机编码器的另一个正交脉冲信号输出端通过另一平衡滤波电路连接到接口芯片，所述接口芯片的输出端连接到数字信号控制器。
5.根据权利要求4所述的一种交流伺服驱动实现全闭环数控系统反馈电路，其特征在于，光栅尺的输出端与交流伺服驱动器之间设置的平衡滤波电路和伺服电机编码器与数字信号控制器之间设置的平衡滤波电路结构相同，均包括电阻、两个等值电阻和一个电容，正交脉冲信号的正端和负端各通过一等值电容连接到接口芯片的两个输入端，所述的电阻跨接在正端和负端之间，所述的电容跨接在接口芯片的两个输入端之间。
6.根据权利要求4所述的一种交流伺服驱动实现全闭环数控系统反馈电路，其特征在于，光栅尺的输出端与交流伺服驱动器之间设置的接口芯片和伺服电机编码器与数字信号控制器之间设置的接口芯片均为AM26LS32型号的接口芯片。
7.根据权利要求2所述的一种交流伺服驱动实现全闭环数控系统反馈电路，其特征在于，所述的数字信号控制器为TMS320F2806型号的DSP芯片。
【文档编号】G05B19/18GK203376604SQ201320331345
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年6月8日 优先权日:2013年6月8日
【发明者】廖炳文, 廖光灿 申请人:成都鑫科瑞数控技术有限公司