专利名称：两轴直流伺服驱动器的制作方法
专利说明本实用新型涉及的是一种电机控制技术领域的伺服控制装置，尤其涉及的是一种 两轴直流伺服驱动器。
背景技术：
伺服系统已经成为工业自动化技术的支撑性技术之一，广泛应用于军事、工业、民 用等领域，特别是在工业加工中的用量非常巨大。实际应用中的伺服系统主要指有刷直流 伺服系统和正弦波永磁同步电动机伺服系统两种。正弦波永磁同步电动机伺服系统在大 功率机床中应用广泛，但在小功率应用中，由于成本较有刷直流伺服系统高出许多，并且有 刷直流伺服系统的电刷寿命也已经可以满足小功率应用中很多场合的要求，所以在小功率 应用中，有刷直流伺服系统的竞争力更为强劲，有刷直流伺服系统已经大量应用于广告设 备或中小型数控机床中，例如喷绘机、刻字机、割字机、写真机、激光机、绘图仪、条幅机、点 胶机、喷塑机、吸塑机、贴片机、飞针机、刻章机、绣花机、折弯机、坐标测量机、亚弧焊切割机寸。目前的控制系统基本都是由一个两轴插补控制器、两个独立的直流伺服系统组成 的。两轴插补控制器生成两个轴的速度指令并分别发给每个轴对应的直流伺服系统，每个 轴的伺服系统接收各自的指令并驱动伺服电动机执行这些指令。伺服系统在执行指令的同 时还会接收实际执行情况的反馈信号，并与指令信号比较以提高执行精度。在刻字机使用 过程中，如果其中的一个轴卡纸，这时插补控制器并不知道有个轴出问题了，还会继续发送 指令信号，没有出问题的那个轴会继续运行，造成加工材料的浪费。如果在一个轴出现故障 并停止运行后，另一个轴也能立刻停止运行，那么就不会造成更多加工材料的浪费，更重要 的是，还能保存出故障时当前坐标点，以便于在控制系统故障复位后，控制系统还能找到当 前坐标点并继续加工。当前的两轴加工设备还不具备两轴同时报故障，并可以实现故障点 后继续加工的功能，但使用者对这个功能的需求相当强烈。现有技术中，国外某些高档产品中也设置有两个直流伺服系统间进行通讯的功 能。当某个轴报故障后，立刻利用通讯口通知另一个轴，另一个轴作出判断并报故障停止运 行。这种方法也能节省加工材料，但不能两个轴同时记录故障点，所以也就不能实现故障点 后继续加工的功能了。
实用新型内容实用新型目的本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种两轴直 流伺服驱动器，使用一个数字信号处理器作为两个轴伺服系统的控制核心，当任何一个轴 出现故障后，另外一个轴就可以在微秒级的时间里作出反应，同时报故障并停止运行，不仅 可以节约加工材料，还可以实现真正的故障点后继续加工的功能。技术方案本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括脉冲/方向 输入接口、电流采样接口、正交编码器反馈接口、数字信号处理器和功率放大电路，其中数字信号处理器和脉冲/方向输入接口相连以接收脉冲/方向信号，数字信号处理器和电流 采样接口相连以接收电流信号，数字信号处理器和正交编码器反馈接口相连以接收位置反 馈信号，数字信号处理器和功率放大电路相连以传输电机控制信号。所述的脉冲/方向输入接口、电流采样接口、正交编码器反馈接口、隔离电路、调 理电路和功率放大电路都是双通道结构。为抑制系统噪声，消除回路的干扰，所述的数字信号处理器和脉冲/方向输入接 口之间设有第一隔离电路。所述的数字信号处理器和电流采样接口之间设有调理电路。为抑制系统噪声，消除回路的干扰所述的数字信号处理器和正交编码器反馈接口 之间设有第二隔离电路。为抑制系统噪声，消除回路的干扰，所述的数字信号处理器和功率放大电路之间 设有第三隔离电路。所述的数字信号处理器上设有上位机接口，上位机和数字信号处理器相连接收数 字信号处理器输出的两轴特征参数，以横坐标和纵坐标的形式显示，从而能够在加工前先 模拟加工效果。本实用新型的工作原理是数字信号处理器接受脉冲/方向信号、电流信号、位置 信号，经过内部运算，对伺服电机输出控制信号。有益效果采用一个数字信号处理器实现两个伺服驱动控制，使用一个电路板完 成两个伺服电动机驱动，降低了成本；本实用新型能实现两个轴同时报故障并记录故障点， 以便系统复位后能从故障点开始继续加工；两轴特征参数同时上传上位机，以横坐标和纵 坐标的形式显示，从而在加工前先模拟加工效果，然后再安装主刀进行实际加工。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是数字信号处理器的控制原理图。
具体实施方式
下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前 提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限 于下述的实施例。如图1所示，本实施例包括脉冲/方向输入接口、电流采样接口、正交编码器反馈 接口、数字信号处理器和功率放大电路，其中数字信号处理器和脉冲/方向输入接口相连 以接收脉冲/方向信号，数字信号处理器和电流采样接口相连以接收电流信号，数字信号 处理器和正交编码器反馈接口相连以接收位置反馈信号，数字信号处理器和功率放大电路 相连以传输电机控制信号。本实施例的数字信号处理器(DSP)选用TI公司TMS32F2806。所述的脉冲/方向输入接口、电流采样接口、正交编码器反馈接口、隔离电路、调 理电路和功率放大电路都是双通道结构。为抑制系统噪声，消除回路的干扰，所述的数字信号处理器和脉冲/方向输入接口之间设有第一隔离电路。所述的数字信号处理器和电流采样接口之间设有调理电路。为抑制系统噪声，消除回路的干扰所述的数字信号处理器和正交编码器反馈接口 之间设有第二隔离电路。为抑制系统噪声，消除回路的干扰，所述的数字信号处理器和功率放大电路之间 设有第三隔离电路。所述的数字信号处理器上设有上位机接口，上位机和数字信号处理器相连并接收 数字信号处理器输出的两轴特征参数，以横坐标和纵坐标的形式显示，从而能够在加工前 先模拟加工效果。数字信号处理器的原理如图2a和图2b所示，其中《、沒2为对脉冲/方向信号 进行计数得到的位置命令信号；0^、O^2为位置闭环PID运算得到的速度命令信号、&、In 为速度闭环PID运算得到的电流命令信号；θ ri、θ r2为实际转子位置信号；iri、ir2为实 际转子电流信号；？、？1分别为？10运算中的比例运算和比例积分运算；1/(、力+1)、1/ (xois+l)分别为速度闭环滤波和电流闭环滤波；Ude为直流伺服电机电源。一个DSP实现 两个轴的直流伺服驱动器控制，并配合输入接口、反馈信号接口、电流采样接口、PWM功率放 大电路、上位机通讯接口等，就可以实现两轴直流伺服驱动器。
权利要求一种两轴直流伺服驱动器，包括脉冲/方向输入接口、电流采样接口、正交编码器反馈接口、数字信号处理器和功率放大电路，其特征在于数字信号处理器和脉冲/方向输入接口相连以接收脉冲/方向信号，数字信号处理器和电流采样接口相连以接收电流信号，数字信号处理器和正交编码器反馈接口相连以接收位置反馈信号，数字信号处理器和功率放大电路相连以传输电机控制信号。
2.根据权利要求1所述的两轴直流伺服驱动器，其特征在于所述的数字信号处理器 的个数是一个。
3.根据权利要求1所述的两轴直流伺服驱动器，其特征在于所述的脉冲/方向输入 接口、电流采样接口、正交编码器反馈接口、隔离电路、调理电路和功率放大电路都是双通 道结构。
4.根据权利要求1所述的两轴直流伺服驱动器，其特征在于所述的数字信号处理器 和脉冲/方向输入接口之间设有第一隔离电路。
5.根据权利要求1所述的两轴直流伺服驱动器，其特征在于所述的数字信号处理器 和电流采样接口之间设有调理电路。
6.根据权利要求1所述的两轴直流伺服驱动器，其特征在于所述的数字信号处理器 和正交编码器反馈接口之间设有第二隔离电路。
7.根据权利要求1所述的两轴直流伺服驱动器，其特征在于所述的数字信号处理器 和功率放大电路之间设有第三隔离电路。
8.根据权利要求1所述的两轴直流伺服驱动器，其特征在于所述的数字信号处理器 上设有上位机接口，上位机和数字信号处理器通过RS232标准线相连并接收数字信号处理 器输出的两轴特征参数。
专利摘要本实用新型公开了一种电机控制技术领域的两轴直流伺服驱动器，包括脉冲/方向输入接口、电流采样接口、正交编码器反馈接口、数字信号处理器和功率放大电路，数字信号处理器和脉冲/方向输入接口相连以接收脉冲/方向信号，数字信号处理器和电流采样接口相连以接收电流信号，数字信号处理器和正交编码器反馈接口相连以接收位置反馈信号，数字信号处理器和功率放大电路相连以传输电机控制信号。本实用新型能实现两个轴同时报故障并记录故障点，系统复位后能从故障点开始继续加工；使用一个数字信号处理器完成两个伺服电动机驱动，并且两轴特征参数同时上传上位机，从而可以在加工前先模拟加工效果，然后再安装主刀进行实际加工。
文档编号H02P5/68GK201742359SQ20102025665
公开日2011年2月9日 申请日期2010年7月13日 优先权日2010年7月13日
发明者滕福林 申请人:南京工程学院