專利名稱：機臺變速運動控制系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種變速運動控制系統(tǒng)及方法。
背景技術：
質量是一個企業(yè)保持長久發(fā)展能力的重要因素之一，如何保證和提高產品質量，是企業(yè) 活動中的重要內容。制造工廠在批量生產產品前需對生產出的樣品進行量測，以檢驗是否存 在質量問題，如工件的尺寸和形狀是否在公差規(guī)定范圍內，目前這種量測方式大多由人為使 用量具來完成，人工操作誤差大、效率低、準確度難以保證。
隨著計算機技術的發(fā)展及應用，量測技術不再局限于人工的操作，計算機在工件檢驗活 動中被大量的引入，提高了檢驗準確性。在對樣品進行量測時，人工將工件放入量測機臺， 通過計算機控制進行量測。在量測的過程中，機臺運動軸上的運動部件會進行快速運動。目 前，運動部件的快速運動是通過搖桿、鼠標或軟件界面等方式進行控制的。此等控制方式會 使得運動部件在快速運動過程中，出現(xiàn)機臺啟動不平穩(wěn)，運動部件定位不準的問題。

發(fā)明內容
鑒于以上內容，有必要提供一種機臺變速運動控制系統(tǒng)，可以使得機臺快速運動并且準 確定位。
此外，還有必要提供一種機臺變速運動控制方法，可以使得機臺快速運動并且準確定位
一種機臺變速運動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括搖桿、計算機以及與該計算機相連的軸控卡， 該機臺有三個運動軸，每個運動軸上有一個運動部件在該運動軸上運動，每個運動部件在運 動軸上有至少一個限位，所述計算機包括設置模塊，用于設置所述搖桿的最大偏擺量B、 運動部件的最大運動速度ViAX、運動部件的第一減速范圍及第二減速范圍；獲取模塊，用于 當搖桿被拉動時，獲取搖桿的偏擺量A;所述設置模塊，還用于當所述偏擺量A大于零時，將 搖桿的拉動方向設置成與運動部件的正向運動方向關聯(lián)，當所述偏擺量A小于零時，將搖桿 的拉動方向設置成與運動部件的負向運動方向關聯(lián)；計算模塊，用于根據所述偏擺量A計算 運動部件的運動速度V;所述設置模塊，還用于當所述運動部件在所述第一減速范圍內時，
將該運動部件的運動速度設置為V1，當所述運動部件在所述第二減速范圍內時，將該運動部
件的運動速度設置為V2;及發(fā)送模塊，用于發(fā)送變 指令給軸控卡，該軸控卡控制所述運動部件按照設置模塊設置的運動速度和運動方向運動，當所述運動部件運動到所述限位處時， 發(fā)送停止指令給軸控卡，該軸控卡控制運動部件停止運動。
一種利用所述系統(tǒng)進行機臺變速運動控制的方法，該方法包括如下步驟設置搖桿的最 大偏擺量B、運動部件的最大運動速度VMX、運動部件的第一減速范圍及第二減速范圍；獲取 搖桿被拉動后的偏擺量A;當所述偏擺量A大于零時，將搖桿的拉動方向設置成與運動部件的 正向運動方向關聯(lián)，或者當所述偏擺量A小于零時，將搖桿的拉動方向設置成與運動部件的 負向運動方向關聯(lián)；根據所述偏擺量A計算運動部件的運動速度V;當所述運動部件在所述第
一減速范圍內時，將該運動部件設置為vi，并發(fā)送變速指令給軸控卡，該軸控卡控制所述運
動部件按照運動速度V1和所設置的運動方向運動；當所述運動部件在所述第二減速范圍內時
，將該運動部件設置為V2，并發(fā)送變速指令給軸控卡，該軸控卡控制運動部件按照運動速度 V2和所設置的運動方向進行運動；及當所述運動部件運動到所述限位處時，發(fā)送停止指令給
軸控卡，該軸控卡控制所述運動部件停止運動。
相較于現(xiàn)有技術，所述機臺變速運動控制系統(tǒng)及方法，不僅可以控制機臺快速啟停，減 少運動的超程，還可使得機臺作變速運動，從而達到快速運動和精確定位的目的。


圖l是本發(fā)明機臺變速運動控制系統(tǒng)較佳實施例的硬件架構圖。
圖2是本實施例中機臺的一個運動軸的硬件示意圖。
圖3是圖1中計算機1的功能模塊圖。
圖4是本實施例中減速范圍示意圖。
圖5是本發(fā)明機臺變速運動控制方法較佳實施例的作業(yè)流程圖。
圖6是軟件界面示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，是本發(fā)明機臺變速運動控制系統(tǒng)較佳實施例的硬件架構圖。該系統(tǒng)包括 計算機l、軸控卡2、機臺3及搖桿系統(tǒng)4。該搖桿系統(tǒng)4包括一個手柄控制卡40和一個搖桿41
所述計算機1通過其RS232串口線或USB端口與手柄控制卡40連接，用于計算與該手柄控 制卡40相連的搖桿41的偏擺量，并設置機臺3的運動速度和運動方向。具體而言，當操作人 員操作搖桿41時，該搖桿41發(fā)送一個模擬信號給手柄控制卡40;手柄控制卡40將該模擬信號 轉換為數字信號，并發(fā)送給所述計算機l;計算機1根據該數字信號設置機臺3的運動速度和 運動方向。其中，所述搖桿41包括三個定位系X軸、Y軸及Z軸。該三個定位系與機臺3的運
5動軸一一對應，例如當所述搖桿41向定位系X軸拉動時，所述機臺3的X軸上的運動部件開 始運動。另外，本實施例還可以用鼠標或者軟件界面(如圖6所示)來代替搖桿系統(tǒng)4來控制 機臺3的變速運動。
軸控卡2通過通訊協(xié)議與計算機1通訊，接收計算機l所設置的運動速度和運動方向，并 發(fā)送指令給機臺3以控制機臺3運動。其中，所述通訊協(xié)議可以為RS232通訊協(xié)議、TCP/IP通 訊協(xié)議等。
所述機臺3與所述軸控卡2相連，該機臺3包括伺服系統(tǒng)5、光柵尺測量系統(tǒng)6及三個運 動軸(圖中未示出)。所述三個運動軸具體是指三維空間上的X軸、Y軸及Z軸，其中，每個 運動軸上有一個能在其上運動的運動部件，而每個運動部件又都安裝有一個光柵尺60及一個 讀頭61。三個運動軸上的光柵尺60和讀頭61共同組成了所述的光柵尺測量系統(tǒng)6。
所述伺服系統(tǒng)5包括驅動器50、電機51及編碼器52，用于根據軸控卡2所發(fā)送的指令控制 機臺3上的運動部件運動。
如圖2所示，是本實施例中機臺3的一個運動軸200的硬件示意圖。該運動軸200上有一個 運動部件201，其可在運動軸200上進行運動。運動部件201上安裝有一個光柵尺60及一個讀 頭61 (圖2中未示出)。當運動部件201開始運動后，讀頭61隨著運動部件201—起運動，讀 出光柵尺60上的數據，并根據所讀出的數據輸出一反饋脈沖給軸控卡2。由于該反饋脈沖為 模擬信號，因此，軸控卡2需將該反饋脈沖轉換為數字信號，即以數值的形式顯示出當前運 動部件201的位置。另外，所述運動軸200上還安裝有一個正向限位開關202和一個負向限位 開關203，該正向限位開關202和負向限位開關203所在的位置可作為運動部件201在運動軸 200上運動的硬限位。該運動部件201在運動軸200上還有兩個軟限位，該兩個軟限位的位置 可以在軸控卡2中預先設定。
如圖3所示，是圖l中計算機l的功能模塊圖。所述模塊是具有特定功能的軟件程序段， 該軟件存儲于計算機可讀存儲介質或其它存儲設備，可被計算機或其它包含處理器的計算裝 置執(zhí)行，從而完成控制機臺變速運動的系列流程。在計算機1控制機臺3變速運動之前，該計 算機1首先要檢測機臺3的電源是否加電，機臺3與軸控卡2、搖桿系統(tǒng)4之間的通訊是否正常 、限位開關和光柵尺測量系統(tǒng)6是否正常工作，及伺服系統(tǒng)5是否閉環(huán)。如果上述情況中有不 正常狀態(tài)發(fā)生，則由工作人員排除故障，方可進行機臺3的變速運動控制。所述計算機l的功 能模塊包括設置模塊IO、獲取模塊12、判斷模塊14、發(fā)送模塊16及計算模塊18。
設置模塊10用于設置機臺3變速運動的相關參數。該變速運動的相關參數包括搖桿4的 偏擺量A的最大值B，搖桿4的修正誤差值、運動部件201的最大運動速度VMAx、運動部件201的第一減速范圍及第二減速范圍。
其中，所述偏擺量A的最大值B可根據機臺3的性能決定，具體而言，將偏擺量A的最大擺 動角度平均分成若干份，該若干份即被命名為偏擺量A的最大值B。在本較佳實施例中，該搖 桿4的最大擺動角度被分成8000份，則偏擺量A的最大值B二8000。
所述搖桿4的修正誤差值用于對搖桿4的偏擺量A進行誤差補償，例如由于搖桿4的零點 可能因誤差不能達到精確零點處，因此，需要設置相應的修正誤差值進行補償，使得搖桿4 在該修正誤差值的范圍內都為零點位置。假設設置模塊IO所設置的修正誤差值為IO，則修正 后的搖桿4于(-10， 10)的范圍內都可視為零點位置。
所述運動部件201的第一減速范圍與第二減速范圍可根據機臺3的性能決定。本較佳實施 例中，第一減速范圍在距離軟限位4mnTl0mm處，而第二減速范圍在距離軟限位0mnT4mm處， 如圖4所示。需要指出的是，當用鼠標控制機臺3進行變速運動時，鼠標的像素值相當于本實 施例中的搖桿4的偏擺量A;當用界面控制機臺3的變速運動時，界面中的刻度偏移量相當于 本實施例中的搖桿4的偏擺量A。
獲取模塊12用于當搖桿4被拉動時，獲取搖桿4的偏擺量A 。
判斷模塊14用于判斷所獲取的搖桿4的偏擺量A是否等于零、當所述搖桿4的偏擺量A不等 于零時判斷該偏擺量A是否大于零、判斷運動部件201的運動速度是否在第一減速范圍內，及 當該運動速度不在第一減速范圍內時判斷運動部件201的運動速度是否在第二減速范圍內。
發(fā)送模塊16用于當偏擺量A等于零時發(fā)送停止指令給軸控卡2。
當偏擺量A不等于零時，設置模塊10還用于設置運動部件201的運動方向，即設置搖桿4 的拉動方向與運動部件201的運動方向相關聯(lián)。具體而言，當所述偏擺量A大于零時，設置模 塊10將搖桿4的拉動方向設置成與運動部件201的正向運動方向關聯(lián)；當所述偏擺量A小于零 時，將搖桿4的拉動方向設置成與運動部件201的負向運動方向關聯(lián)。例如，若所述偏擺量A 大于零，且搖桿4被拉動的方向為a方向，則設置模塊10將所述運動部件201設置為正向運動 ;若偏擺量A大于零，而搖桿4被拉動的方向為a方向的相反方向，則設置模塊10將所述運動 部件201設置為負向運動；若偏擺量A小于零，且搖桿4被拉動的方向為a方向，則設置模塊 10將所述運動部件201設置為負向運動；若偏擺量A小于零，而搖桿4被拉動的方向為a方向的 相反方向，則設置模塊10將所述運動部件201設置為正向運動。
計算模塊18用于根據所述搖桿4的偏擺量A及該偏擺量A的最大值B計算運動部件201的運 動速度。在計算所述運動部件201的運動速度之前，計算模塊18首先需要計算變量比X的值， 該變量比X二A/B，然后計算運動部件201的運動速度V4貼^ (X8*0.85+X2*0. 15)。
7當判斷模塊14判斷出所述運動部件201在第一減速范圍內時，所述設置模塊10將該運動 部件201的運動速度設置為V1， Vl的范圍為0〈Vl〈VMX/2。
當判斷模塊14確定運動部件201在第二減速范圍內時，設置模塊10將運動部件201的運動 速度設置為V2， V2的范圍為:0價V魔/10。
所述發(fā)送模塊16還用于根據設置模塊10所設置的運動速度發(fā)送變速指令給軸控卡2。
在本實施例中，軸控卡2在接收到發(fā)送模塊16所發(fā)送的停止指令或變速指令后，會將該 停止指令或變速指令傳送給機臺3，該機臺3的伺服系統(tǒng)5接收指令，驅動器50根據所述停止 指令或變速指令輸出一個脈寬調制(pulse width modulation, PWM)波給電機51以驅動電 機51運動，編碼器52根據電機51的運動輸出一反饋脈沖給驅動器50，以控制運動部件201停 止或按照設置模塊10所設置的運動速度去運動。
所述判斷模塊14還用于當所述運動部件201不在第二減速范圍內時，判斷該運動部件 201是否已經運動到限位處。該限位是指運動部件201運動到指定的位置時不能繼續(xù)向前運動 的位置。在本實施例中，所述限位既可以為硬限位，也可以為軟限位，本較佳實施例優(yōu)先選 擇軟限位。如果運動部件201運動到限位處，發(fā)送模塊16則發(fā)送停止指令給軸控卡2，該軸控 卡2將該停止指令發(fā)送給所述機臺3，該機臺3控制運動部件201停止運動。
如圖5所示，是本發(fā)明機臺變速運動控制方法較佳實施例的作業(yè)流程圖。
步驟S30，設置模塊10設置機臺3變速運動的相關參數。所述變速運動的相關參數包括 搖桿4偏擺量A的最大值B、搖桿4的修正誤差值、運動部件201的最大運動速度VMx、運動部件 201的第一減速范圍及第二減速范圍。
步驟S32，當搖桿4被拉動時，獲取模塊12獲取搖桿4的偏擺量A。
步驟S34，判斷模塊14判斷所獲取的偏擺量A是否等于零。若所獲取的偏擺量A等于零， 則進入步驟S36;若所獲取的偏擺量A不等于零，則進入步驟S38。
于步驟S36，發(fā)送模塊16發(fā)送停止指令給軸控卡2，然后直接進入步驟S58。
于步驟S38，判斷模塊14判斷所獲取的偏擺量A是否大于零。若該偏擺量A小于零，則進 入步驟S40;若該偏擺量A大于零，則進入步驟S42。
于步驟S40 ，設置模塊l0將搖桿4被拉動的方向設置成與運動部件201的正向運動方向關 聯(lián)。例如若偏擺量A大于零，且搖桿4被拉動的方向為a方向，則設置模塊10將所述運動部 件201設置為正向運動；若偏擺量A大于零，而搖桿4被拉動的方向為a方向的相反方向，則設 置模塊10將所述運動部件201設置為負向運動。
于步驟S42，設置模塊10將搖桿4被拉動的方向設置成與運動部件201的負向運動方向關聯(lián)。例如若偏擺量A小于零，且搖桿4被拉動的方向為a方向，則設置模塊10將所述運動部 件201設置為負向運動；若偏擺量A小于零，而搖桿4被拉動的方向為a方向的相反方向，則設 置模塊l 0將所述運動部件201設置為正向運動。
步驟S44，計算模塊18根據所述偏擺量A及偏擺量A的最大值B計算運動部件201的運動速 度。在計算所述運動部件201的運動速度之前首先需要計算變量比X的值，該變量比X二A/B， 運動部件201的運動速度V4MAW (X8*0. 85+X2*0. 15)。
步驟S46，所述判斷模塊14判斷所述運動部件201的運動速度是否在第一減速范圍內。當 所述運動部件201的運動速度在所述第一減速范圍內時，進入步驟S48;當所述運動部件201 的運動速度不在所述第一減速范圍內時，進入步驟S50。
于步驟S48，所述設置模塊10將該運動部件201的運動速度設置成V1，然后進入步驟S56 。在本實施例中，Vl的范圍為:0〈V1〈V魔/2。
于步驟S50，所述判斷模塊14判斷該運動部件201的運動速度是否在第二減速范圍內。當 所述運動部件201的運動速度在第二減速范圍內時，進入步驟S52;當所述運動部件201的運 動速度不在第二減速范圍內時，進入步驟S54。
于步驟S52，所述設置模塊10將運動部件201的運動速度設置成V2，然后進入步驟S56。 在本實施例中，V2的范圍為0〈V2〈Vmax/10。
于步驟S54，所述判斷模塊14判斷該運動部件201是否已經運動到限位處。該限位可以為 硬限位，也可以為軟限位。當所述運動部件201運動到限位處時，轉至步驟S36;當所述運動 部件201沒有運動到限位處時，進入步驟S56。
于步驟S56，發(fā)送模塊16發(fā)送變速指令給軸控卡2。
步驟S58，所述軸控卡2將所接收到的變速指令或者停止指令傳送給機臺3，該機臺3的伺 服系統(tǒng)5接收到該變速指令或停止指令后，驅動器50輸出一個PWM波給電機51以驅動電機51運 動，編碼器52根據電機51的運動輸出一反饋脈沖給驅動器50，以控制運動部件201按照設置 模塊10所設置的運動速度運動或停止運動。具體而言，當軸控卡2所接收的為變速指令時， 運動部件201按照設置模塊10所設置的運動速度運動；而當軸控卡2所接收的為停止指令時， 運動部件201停止運動。
最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳 實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方 案進行修改或等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍。
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權利要求
1.一種機臺變速運動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括搖桿、計算機以及與該計算機相連的軸控卡，該機臺有三個運動軸，每個運動軸上有一個運動部件在該運動軸上運動，每個運動部件在運動軸上有至少一個限位，其特征在于，所述計算機包括設置模塊，用于設置所述搖桿的最大偏擺量B、運動部件的最大運動速度VMAX、運動部件的第一減速范圍及第二減速范圍；獲取模塊，用于當搖桿被拉動時，獲取搖桿的偏擺量A；所述設置模塊，還用于當所述偏擺量A大于零時，將搖桿的拉動方向設置成與運動部件的正向運動方向關聯(lián)，當所述偏擺量A小于零時，將搖桿的拉動方向設置成與運動部件的負向運動方向關聯(lián)；計算模塊，用于根據所述偏擺量A計算運動部件的運動速度V；所述設置模塊，還用于當所述運動部件在所述第一減速范圍內時，將該運動部件的運動速度設置為V1，當所述運動部件在所述第二減速范圍內時，將該運動部件的運動速度設置為V2；及發(fā)送模塊，用于發(fā)送變速指令給軸控卡，該軸控卡控制所述運動部件按照設置模塊設置的運動速度和運動方向運動，當所述運動部件運動到所述限位處時，發(fā)送停止指令給軸控卡，該軸控卡控制運動部件停止運動。
2.如權利要求l所述的機臺變速運動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述設置模塊還用于設置所述搖桿的修正誤差值，該修正誤差值用于對獲取模塊所獲取的偏擺量A進行補償。
3.如權利要求l所述的機臺變速運動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)送模塊還用于當所獲取的搖桿偏擺量A等于零時，發(fā)送停止指令給所述軸控卡，該軸控卡控制運動部件停止運動。
4.如權利要求l所述的機臺變速運動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述V=VMAX* (X8*0. 85+X2*0. 15)，其中X二A/B;所述V1的范圍為0〈Vl〈糧X/2; V2的范圍為:0〈V2〈糧X/10。
5 如權利要求l所述的機臺變速運動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述限 位為軟限位或硬限位。
6 一種利用權利要求l所述系統(tǒng)進行機臺變速運動控制的方法，其特 征在于，該方法包括如下步驟設置搖桿的最大偏擺量B、運動部件的最大運動速度VMAX、運動部件的第一減速范圍及 第二減速范圍；獲取搖桿被拉動后的偏擺量A;當所述偏擺量A大于零時，將搖桿的拉動方向設置成與運動部件的正向運動方向關聯(lián)， 或者當所述偏擺量A小于零時，將搖桿的拉動方向設置成與運動部件的負向運動方向關聯(lián)； 根據所述偏擺量A計算運動部件的運動速度V;當所述運動部件在所述第一減速范圍內時，將該運動部件設置為V1，并發(fā)送變速指令 給軸控卡，該軸控卡控制所述運動部件按照運動速度V1和所設置的運動方向 運動；當所述運動部件在所述第二減速范圍內時，將該運動部件設置為V2，并發(fā)送變速指令給軸控卡，該軸控卡控制運動部件按照運動速度V2和所設置的運動方向進行運動；及當所述運動部件運動到所述限位處時，發(fā)送停止指令給軸控卡，該軸控卡控制所述運 動部件停止運動。
7 如權利要求6所述的機臺變速運動控制方法，其特征在于，在步驟 獲取搖桿被拉動后的偏擺量A之前還包括步驟設置所述搖桿的修正誤差值，該修正誤差值用于對獲取的偏擺量A進行補償。
8 如權利要求6所述的機臺變速運動控制方法，其特征在于，在步驟 獲取搖桿被拉動后的偏擺量A之后還包括步驟當所獲取的偏擺量A等于零時，發(fā)送停止指令 給軸控卡，該軸控卡控制所述運動部件停止運動。
9 如權利要求6所述的機臺變速運動控制方法，其特征在于，所述 V=VMAX* (X8*0. 85+X2*0. 15)，其中X二A/B;所述V1的范圍為0〈Vl〈糧X/2; V2的范圍為: 0〈V2〈糧X/10。
10 如權利要求6所述的機臺變速運動控制方法，其特征在于，所述 限位為軟限位或硬限位。
全文摘要
一種機臺變速運動控制方法，包括設置機臺變速運動的相關參數；當搖桿被動時，獲取搖桿偏擺量A；當A大于零時，將搖桿的拉動方向設置成與運動部件的正向運動方向關聯(lián)；當A小于零時，將搖桿的拉動方向設置成與運動部件的負向運動方向關聯(lián)；根據A計算運動部件的運動速度；當所述運動部件在所述第一減速范圍內時，設置運動部件運動速度為V1；軸控卡控制運動部件按照V1和設定的運動方向運動；當運動部件在第二減速范圍內時，設置運動部件運動速度為V2；軸控卡控制運動部件按照V2和設定的運動方向運動；及若所述運動部件運動到限位處，發(fā)送停止指令給軸控卡，該軸控卡控制運動部件停止運動。另外，本發(fā)明還提供一種機臺變速運動控制系統(tǒng)。
文檔編號G05B19/416GK101639682SQ20081030329
公開日2010年2月3日 申請日期2008年7月31日 優(yōu)先權日2008年7月31日
發(fā)明者張旨光, 陽華偉 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司