多轴系统的同步运动控制方法及控制系统与流程

本发明涉及自动化控制，特别是涉及一种多轴系统的同步运动控制方法及控制系统。

背景技术：

1、在光伏电池片加工、半导体制造以及微纳米加工等高精度自动化工业领域，尤其是在运动控制方面，垂直升降轴的同步精度要求比较苛刻，以下简称双z轴。传统的双z轴同步控制使用编码器同一脉冲进行同步计算，这种依靠脉冲的同步方式已经逐步被总线控制所取代，现有的总线控制双z轴，可以通过主轴+从轴的方式实现同步控制效果，但在控制主轴与从轴运动过程中，主轴和从轴的运动跟随误差较大，对于长时间运动的零部件，会造成不可逆的形变。

技术实现思路

1、本发明的第一方面的一个目的是要提供一种多轴系统的同步运动控制方法，解决现有技术中的同步运动跟随误差大的问题。

2、本发明的第一方面的一个目的是要消除系统的跟随误差，避免对零部件造成不可逆变形的问题。

3、本发明的第二方面的一个目的是要提供上述多轴系统的同步运动控制方法的控制系统。

4、特别地，本发明还提供一种多轴系统的同步运动控制方法，所述多轴系统包括多个从轴以及与所述多个从轴连接的目标物；所述控制方法包括：

5、基于外部指令，生成虚拟主轴；其中，所述虚拟主轴中包含所述多个从轴运动所需的运动参数；

6、将所述虚拟主轴与每一从轴耦合连接，以控制每一所述从轴根据所述运动参数带动所述目标物运动至预设位置。

7、可选地，所述虚拟主轴中的每一所述从轴的所述运动参数均相同，以控制所述从轴同步带动所述目标物运动。

8、可选地，每一所述从轴包括电机、联轴器和丝杠；所述电机、所述联轴器、所述丝杠和所述目标物依次连接；

9、将所述虚拟主轴与每一所述从轴耦合连接，以控制所述从轴根据所述运动参数带动所述目标物运动至预设位置的步骤包括：

10、将所述虚拟主轴与每一所述电机耦合连接；

11、将所述运动参数输出给所述电机，以控制所述电机根据所述运动参数运动，使得所述联轴器、所述丝杠跟随所述电机运动，进而带动所述目标物运动到所述预设位置。

12、可选地，每一所述电机中还包括编码器，所述编码器用于得到对应的所述从轴的动态位置信息；

13、在将所述虚拟主轴与每一所述电机耦合连接的步骤后还包括：

14、在所述目标物运动到所述预设位置的过程中，不断获取从所述编码器中反馈的所述动态位置信息；

15、根据所述动态位置信息判断是否存在跟随误差。

16、可选地，所述多轴系统还包括多个位置检测装置，多个所述位置检测装置用于检测所述目标物的不同位置的静态位置信息；

17、在根据所述动态位置信息判断是否存在跟随误差的步骤后还包括：

18、在判断存在跟随误差时，控制所述从轴停止运动；

19、根据检查的所述多轴系统的结果和多个所述静态位置信息得到控制所述从轴继续运动还是重新开始运动；

20、控制从轴从当前位置继续运动或控制从轴从初始位置重新开始运动，其中，所述初始位置为所述虚拟主轴与所述从轴耦合连接时所述从轴所在位置。

21、可选地，所述根据检查的所述多轴系统的结果和所述静态位置信息得到控制所述从轴继续运动还是重新开始运动的步骤包括：

22、在检查出的所述多轴系统的结果显示所述多轴系统无误差或误差被消除后，根据多个所述静态位置信息得到所述目标物的不同部位处于同一位置时，则需要控制所述从轴从当前位置继续运动；

23、在检查出的所述多轴系统的结果显示所述多轴系统无误差或误差被消除后，根据多个所述静态位置信息得到所述目标物的不同部位处于不同位置时，则需要控制所述从轴从所述初始位置重新开始运动。

24、可选地，根据所述动态位置信息判断是否存在跟随误差后还包括：

25、在判断不存在跟随误差后，获取所述目标物的所述最终位置信息；

26、根据所述最终位置信息判断所述目标物是否到达所述预设位置；

27、当判断所述目标物未到达所述预设位置时，控制所述从轴继续运动以带动所述目标物运动到所述预设位置。

28、可选地，所述控制所述从轴继续运动以带动所述目标物运动到所述预设位置的步骤包括：

29、将所述虚拟主轴与每一所述从轴解耦；

30、根据所述最终位置信息计算所述目标物运动到所述预设位置时每一所述从轴需要运动的调节参数；

31、将所述虚拟主轴同时与所有需要运动的从轴耦合连接；

32、控制所有需要运动的所述从轴全部运动完毕。

33、可选地，所述重新控制所述从轴继续运动以带动所述目标物运动到所述预设位置的步骤包括：

34、将所述虚拟主轴与每一所述从轴解耦；

35、根据所述最终位置信息计算每一所述从轴需要运动的调节参数；

36、将所述虚拟主轴与其中一个需要运动的从轴进行耦合连接，控制该从轴带动所述目标物运动到对应位置；

37、将所述虚拟主轴与该从轴解耦并与另一需要运动的从轴耦合连接，控制该从轴带动所述目标物运动到对应位置；

38、重复上述过程，直至所有需要运动的所述从轴全部运动完毕。

39、特别地，本发明还提供一种多轴系统的同步运动控制系统，包括存储器和处理器，所述存储器内存储有计算程序，所述计算程序被所述处理器执行时用于实现上面所述多轴系统的同步运动控制方法。

40、本方案中的控制方法中首先基于外部指令生成虚拟主轴，虚拟主轴为虚拟的，一般建立在控制系统的cpu中，不受外部环境影响，其运动控制参数比较精准。将虚拟主轴与从轴耦合连接后，控制从轴带动目标物运动到预设位置，由于主轴为虚拟的，相比利用实际的主轴带动实际的从轴运动来说，通过虚拟主轴分别耦合控制多个从轴，可以有效消除跟随误差带来的偏移，响应速度得到进一步提升。

41、本方案中，将虚拟主轴中不同的从轴的运动参数设置为相同，可以在从轴同步带动目标物运动时，进一步减少跟随偏差。

42、本方案中，在电机运动时，编码器会不断的得到电机的动态位置信息，并将该动态位置信息进行反馈。根据该动态位置信息可以得到从轴在带动目标物运动的过程中多个电机是否存在跟随误差，通过对跟随误差的判断可以进一步通过其他手段来减小或误差，从而达到精确控制的目的。

43、本实施例中，利用编码器可以在运动过程中反馈电机的实际动态位置信息，通过程序算法比较虚拟主轴和多个从轴的差异性，可以计算跟随误差跟实际的偏差，在运动完成后使用位置检测装置监控目标物的位置，从而实现更高精度的反馈和保障。

44、根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

技术特征：

1.一种多轴系统的同步运动控制方法，所述多轴系统包括多个从轴以及与所述多个从轴连接的目标物；其特征在于，所述控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的多轴系统的同步运动控制方法，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的多轴系统的同步运动控制方法，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的多轴系统的同步运动控制方法，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的多轴系统的同步运动控制方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的多轴系统的同步运动控制方法，其特征在于，

7.根据权利要求4所述的多轴系统的同步运动控制方法，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的多轴系统的同步运动控制方法，其特征在于，

9.根据权利要求7所述的多轴系统的同步运动控制方法，其特征在于，

10.一种多轴系统的同步运动控制系统，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器内存储有计算程序，所述计算程序被所述处理器执行时用于实现权利要求1-7中任一项所述多轴系统的同步运动控制方法。

技术总结
本发明提供了一种多轴系统的同步运动控制方法和控制系统，涉及自动化控制技术领域。本发明的多轴系统包括多个从轴以及与多个从轴连接的目标物。该多轴系统的同步运动控制方法可以包括：基于外部指令，生成虚拟主轴。将虚拟主轴与每一从轴耦合连接，以控制每一从轴根据运动参数带动目标物运动至预设位置。本发明的方法中，首先基于外部指令生成虚拟主轴，虚拟主轴为虚拟的，一般建立在控制系统的CPU中，不受外部环境影响，其运动控制参数比较精准。相比利用实际的主轴带动实际的从轴运动来说，通过虚拟主轴分别耦合控制多个从轴，可以有效消除跟随误差带来的偏移，响应速度得到进一步提升。

技术研发人员：魏艺深,郭士俊,李波,龚志清,朱敏
受保护的技术使用者：苏州迈为科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16