一种机床的加工坐标掉电保存系统及方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103105821 A (43)申请公布日 2013.05.15 CN 103105821 A *CN103105821A* (21)申请号 201210592146.0 (22)申请日 2012.12.31 G05B 19/4067(2006.01) (71)申请人 深圳市配天数控科技有限公司 地址 518108 广东省深圳市宝安区沙井街道 蚝乡路沙井工业公司第三工业区 A3 的 102C (72)发明人 侯晓东 (74)专利代理机构 深圳市威世博知识产权代理 事务所 ( 普通合伙 ) 44280 代理人 何青瓦 (54) 发明名称 一种机床的加工坐标掉电保存系统及。

2、方法 (57) 摘要 本发明公开了一种机床的加工坐标掉电保 存系统及方法。该系统包括掉电监测模块、 控制 模块、 增量式编码器和电源模块 ； 电源模块用于 给掉电监测模块、 控制模块和增量式编码器提供 电源 ； 掉电监测模块用于监测电源模块的输出电 压， 当电源模块的输出电压低于阈值电压时， 掉电 监测模块输出掉电信号至控制模块 ； 控制模块接 收掉电信号后从增量式编码器获取位置脉冲信号 进一步将位置脉冲信号转化为机床的加工坐标并 保存。 通过上述方式， 本发明通过监测模块监测到 电源模块掉电时， 通知控制模块从增量式编码器 获取机床的加工坐标并保存， 从而实现机床掉电 并重新上电后， 能准确。

3、获知机床掉电前的加工坐 标而实现机床上电免找零功能。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103105821 A CN 103105821 A *CN103105821A* 1/2 页 2 1. 一种机床的加工坐标掉电保存系统， 其特征在于， 所述系统包括掉电监测模块、 控制 模块、 增量式编码器和电源模块 ； 所述电源模块用于给所述掉电监测模块、 所述控制模块和 所述增量式编码器提供电源 ； 所述掉电监测模块用于监测所述电源模块的输。

4、出电压， 当所 述电源模块的所述输出电压低于阈值电压时， 所述掉电监测模块输出掉电信号至所述控制 模块 ； 所述控制模块接收所述掉电信号后从所述增量式编码器获取位置脉冲信号进一步将 所述位置脉冲信号转化为所述机床的加工坐标并保存。 2. 根据权利要求 1 所述的机床的加工坐标掉电保存系统， 其特征在于， 所述掉电监测 模块包括整流分压单元和基准比较单元， 所述整流分压单元用于将所述电源模块的所述输 出电压转换为第一电压并输出给所述基准比较单元 ； 所述基准比较单元提供基准电压并比 较所述第一电压和所述基准电压， 当所述第一电压低于所述基准电压时， 所述输出电压低 于所述阈值电压。 3. 根据权。

5、利要求 2 所述的机床的加工坐标掉电保存系统， 其特征在于， 所述整流分压 单元包括整流二极管D1、 整流二极管D2、 电阻R1和电阻R2， 所述整流二极管D1的阳极与所 述电源模块的火线连接， 所述整流二极管 D2 的阳极与所述电源模块的零线连接， 所述整流 二极管 D1 的阴极、 所述整流二极管 D2 的阴极均与所述电阻 R1 的一端连接， 所述电阻 R1 的 另一端与所述电阻R2的一端连接且该连接节点视为第一节点， 所述电阻R2的另一端接地， 所述第一节点与所述基准比较单元连接。 4. 根据权利要求 3 所述的机床的加工坐标掉电保存系统， 其特征在于， 所述基准比较 单元包括基准稳压元件。

6、、 第一直流电源 VC1 和电阻 R3， 所述基准稳压元件的参考端与所述 第一节点连接， 所述基准稳压元件的阳极接地， 所述基准稳压元件的阴极与所述电阻 R3 的 一端连接， 所述电阻 R3 的另一端与第一直流电源 VC1 连接 ； 当所述第一电压低于所述基准 电压时， 所述基准稳压元件的阴极输出所述掉电信号至所述控制模块。 5. 根据权利要求 4 所述的机床的加工坐标掉电保存系统， 其特征在于， 所述掉电检测 模块进一步包括隔离单元， 所述隔离单元包括三极管、 光耦隔离元件、 稳压二极管 ZD1、 电阻 R4、 电阻 R5、 电阻 R6、 第二直流电源 VC2 和第三直流电源 VC3， 所述。

7、电阻 R4 的一端与所述基 准稳压元件的阴极连接， 所述电阻 R4 的另一端与所述稳压二极管 ZD1 的阳极连接， 所述稳 压二极管 ZD1 的阴极与所述三极管的基极连接， 所述三极管的发射极与所述第二直流电源 VC2 连接， 所述三极管的集电极与所述电阻 R5 的一端连接， 所述电阻 R5 的另一端与所述光 耦隔离元件的阳极连接， 所述光耦隔离元件的阴极接地， 所述光耦隔离元件的集电极与所 述第三直流电源VC3连接， 所述光耦隔离元件的发射极与所述电阻R6的一端连接且该连接 节点视为第二节点， 所述电阻 R6 的另一端接地。 6. 根据权利要求 5 所述的机床的加工坐标掉电保存系统， 其特征。

8、在于， 所述掉电检测 模块进一步包括稳压输出单元， 所述稳压输出单元包括电阻 R7 和稳压二极管 ZD2， 所述电 阻 R7 的一端与所述第二节点连接， 所述电阻 R7 的另一端与所述稳压二极管 ZD2 的阴极连 接， 所述稳压二极管 ZD2 的阳极接地 ； 当所述输出电压低于所述阈值电压时， 所述稳压二极 管 ZD2 的阴极输出所述掉电信号至所述控制模块。 7. 根据权利要求 1 所述的机床的加工坐标掉电保存系统， 其特征在于， 当所述电源模 块掉电并重新上电后， 所述控制模块提供所述机床的加工坐标并恢复至机床的加工坐标系 中。 权 利 要 求 书 CN 103105821 A 2 2/2 。

9、页 3 8. 一种机床的加工坐标掉电保存方法， 其特征在于， 所述方法包括步骤 ： 利用掉电监测模块判断电源模块的输出电压是否低于阈值电压 ； 当所述电源模块的所述输出电压低于所述阈值电压时， 则获取位置脉冲信号进一步将 所述位置脉冲信号转化为所述机床的加工坐标并保存。 9. 根据权利要求 8 所述的机床的加工坐标掉电保存方法， 其特征在于， 所述判断电源 模块的输出电压是否低于阈值电压步骤包括 ： 在预定时间内以一定的频率判断电源模块的输出电压是否低于阈值电压。 10. 根据权利要求 8 所述的机床的加工坐标掉电保存方法， 其特征在于， 所述方法进一 步包括步骤 ： 电源再次上电后， 读取所。

10、述机床的加工坐标 ； 判断所述机床的加工坐标是否对应机床的绝对停止位置 ； 当所述机床的加工坐标对应所述机床的绝对停止位置时， 恢复所述机床的加工坐标至 机床的加工坐标系中。 权 利 要 求 书 CN 103105821 A 3 1/7 页 4 一种机床的加工坐标掉电保存系统及方法 技术领域 0001 本发明涉及机床的数控领域， 特别是涉及一种机床的加工坐标掉电保存系统及方 法。 背景技术 0002 图 1 是一种现有的机床的加工坐标掉电保存系统的结构示意图。如图 1 所示， 该 系统包括电源模块 10、 控制模块 11 和绝对式编码器 12。其中， 电源模块 10 用于给控制模 块 11 和。

11、绝对式编码器 12 提供电源， 控制模块 11 用于获取绝对式编码器 12 的数字编码值。 0003 绝对式编码器 12 是直接输出数字量的传感器， 因其每个角度位置对应唯一的数 字编码器而得名， 且带有电池蓄能功能， 可以在电源模块 10 掉电时保存当前的数字编码 值。当电源模块掉 10 掉电并重新上电后， 控制模块 11 获取绝对式编码器对应机床掉电时 的数字编码值， 并转化为机床的加工坐标， 可以实现机床掉电并重新上电后机床的加工坐 标的免找零功能。 0004 采用绝对式编码器实现免找零功能， 因绝对式编码器的码盘的制作工艺的复杂性 以及相对于增量式编码器多余的电池， 其相对于增量式编码。

12、器的价格会高出很多， 不利于 节省机床的成本。 发明内容 0005 本发明主要解决的技术问题是提供一种机床的加工坐标掉电保存系统及方法， 能 够以较低的成本实现掉电前机床的加工坐标的保存， 从而实现机床掉电并重新上电后免找 零功能。 0006 本发明实施例公开了一种机床的加工坐标掉电保存系统， 该系统包括掉电监测模 块、 控制模块、 增量式编码器和电源模块 ； 电源模块用于给掉电监测模块、 控制模块和增量 式编码器提供电源 ； 掉电监测模块用于监测电源模块的输出电压， 当电源模块的输出电压 低于阈值电压时， 掉电监测模块输出掉电信号至控制模块 ； 控制模块接收掉电信号后从增 量式编码器获取位置。

13、脉冲信号进一步将位置脉冲信号转化为机床的加工坐标并保存。 0007 本发明实施例公开了一种机床的加工坐标掉电保存方法， 该方法包括步骤 ： 利用 掉电监测模块判断电源模块的输出电压是否低于阈值电压 ； 当电源模块的输出电压低于阈 值电压时， 则获取位置脉冲信号进一步将位置脉冲信号转化为机床的加工坐标并保存。 0008 本发明的有益效果是 ： 区别于现有技术的情况， 本发明的机床的加工坐标掉电保 存系统及方法通过监测模块监测到电源模块掉电时， 通知控制模块从增量式编码器获取位 置脉冲信号进一步转化为机床的加工坐标并保存， 从而实现机床掉电并重新上电后， 能准 确获知机床掉电前的加工坐标而实现机床。

14、上电免找零功能。进一步， 本发明采用增量式编 码器实现机床的加工坐标掉电保存， 相对于采用绝对式编码器， 大大节省机床的成本。 附图说明 说 明 书 CN 103105821 A 4 2/7 页 5 0009 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案， 下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于 本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他 的附图。 0010 图 1 是一种现有的机床的加工坐标掉电保存系统的结构示意图 ； 0011 图 2 是本发明的机床的加工坐标掉电保存系统的结构。

15、示意图 ； 0012 图 3 是图 2 中控制模块的第一实施例的结构示意图 ； 0013 图 4 是图 2 中掉电监测模块的第一实施例的电路原理图 ； 0014 图 5 是图 2 中掉电监测模块的第二实施例的电路原理图 ； 0015 图 6 是本发明的机床的加工坐标掉电保存方法的第一实施例的流程图。 具体实施方式 0016 下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。 0017 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳。

16、动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0018 本发明实施例公开了一种机床的加工坐标掉电保存系统， 该系统包括掉电监测模 块、 控制模块、 增量式编码器和电源模块 ； 电源模块用于给掉电监测模块、 控制模块和增量 式编码器提供电源 ； 掉电监测模块用于监测电源模块的输出电压， 当电源模块的输出电压 低于阈值电压时， 掉电监测模块输出掉电信号至控制模块 ； 控制模块接收掉电信号后从增 量式编码器获取位置脉冲信号进一步将位置脉冲信号转化为机床的加工坐标并保存。 本发 明实施例公开了一种机床的加工坐标掉电保存方法， 该方法包括步骤 ： 判断电源模块的输 出电压是否低于阈值电压。

17、 ； 若是， 则获取位置脉冲信号进一步将位置脉冲信号转化为机床 的加工坐标并保存。 本发明的机床的加工坐标掉电保存系统及方法通过监测模块监测到电 源模块掉电时， 通知控制模块从增量式编码器获取位置脉冲信号进一步转化为机床的加工 坐标并保存， 从而实现机床掉电并重新上电后， 能准确获知机床掉电前的加工坐标而实现 机床上电免找零功能。 进一步， 本发明采用增量式编码器实现机床的加工坐标掉电保存， 相 对于采用绝对式编码器， 大大节省机床的成本。 0019 图 2 是本发明的机床的加工坐标掉电保存系统的结构示意图。如图 2 所示， 该系 统包括电源模块 20、 掉电监测模块 21、 控制模块 22 。

18、和增量式编码器 23。 0020 电源模块 20 用于给掉电监测模块 21、 控制模块 22 和增量式编码器 23 提供电源。 在本实施例中， 电源模块 20 提供 220 伏特的交流电。 0021 掉电监测模块 21 用于监测电源模块 20 的输出电压， 当电源模块 20 的输出电压低 于阈值电压时， 掉电监测模块 21 输出掉电信号至控制模块 22。 0022 具体来说， 电源模块 20 从开始掉电至彻底掉电大概需要持续几百毫秒的时间， 其 输出电压是逐步下降的。当掉电监测模块 21 监测到电源模块 20 的输出电压发生波动且低 于阈值电压时， 掉电监测模块 21 输出掉电信号以通知控制模。

19、快 22 进行保存机床的加工坐 标的操作。 说 明 书 CN 103105821 A 5 3/7 页 6 0023 当然， 不排除存在因为外界的干扰而导致电源模块 20 的输出电压发生波动且低 于阈值电压的情况发生， 此时， 控制模块 22 可在进行保存机床的加工坐标的操作之前， 监 测掉电监测模块 21 是否在预定的时间内持续输出掉电信号， 也即监测电源模块 20 的输出 电压是否在预定的时间内一直低于阈值电压。如果掉电监测模块 21 在预定的时间内持续 输出掉电信号， 则控制模块 22 判定电源模块 20 正在掉电， 进行保存机床的加工坐标的操 作 ； 如果掉电监测模块21在预定的时间内间。

20、断性地输出掉电信号， 则控制模块22判定电源 模块20不是真正掉电， 不进行任何操作。 例如， 假设掉电信号为低电平信号， 预定时间为10 毫秒， 则控制模块 22 可以在 10 毫秒的时间内监测掉电监测模块 21 是否一直输出低电平信 号。如果掉电监测模块 21 在 10 毫秒内一直输出低电平信号， 则控制模块 22 进行保存机床 的加工坐标的操作 ； 如果掉电监测模块21在10毫秒内间断性地输出低电平信号， 则控制模 块 22 不进行任何操作。 0024 并一并参考图 3， 图 3 是图 2 中控制模块的第一实施例的结构示意图。如图 3 所 示， 控制模块 22 包括坐标生成单元 221 。

21、和坐标恢复单元 222。 0025 坐标生成单元 221 用于接收掉电信号后从增量式编码器 23 获取位置脉冲信号进 一步将位置脉冲信号转换为机床的加工坐标并保存。 0026 坐标恢复单元222用于在电源模块20掉电并重新上电后， 提供机床的加工坐标并 恢复至机床的加工坐标系中， 以实现机床上电后免找零功能。 0027 增量式编码器 23 是将位移转换成周期性的电信号， 再把这个电信号转变成脉冲， 用脉冲的个数表示位移的大小的一种装置。坐标生成单元 221 通过获取增量式编码器 23 输出的脉冲的个数， 并根据脉冲的个数与机床的加工坐标的对应关系计算得到机床的加工 坐标。其中， 脉冲的个数与机。

22、床的加工坐标的对应关系根据机床的实际情况来确定。 0028 举例来说， 假设 1024 脉冲 / 转的增量式编码器 23 安装在机床的丝杠转轴上， 已知 丝杠的螺距为 2 毫米， 增量式编码器 23 在 10 秒内输出了 307200 个脉冲。坐标生成单元 221 通过计算增量式编码器 23 输出的脉冲数可以得到在 10 秒内转轴转动了 300 转， 进一 步， 通过转轴转动的转数与丝杠的螺距可以得到机床移动的位移为 600 毫米。假设机床在 10 秒前位于机床的加工坐标的原点， 且 1 毫米的位移对应加工坐标的 1 单位长度， 则 10 秒 后的加工坐标为 600。 0029 在本实施例中，。

23、 机床为多轴机床， 以机床包括八个轴来说， 则机床的加工坐标包括 八个轴的加工坐标。进一步， 每个轴的加工坐标在控制模块 22 中用四个字节来进行保存， 则机床的加工坐标总共为32个字节。 当电源模块20开始掉电， 坐标生成单元221获取位置 脉冲信号进一步将位置脉冲信号转换为机床的加工坐标并保存。具体来说， 坐标生成单元 221 以预定的频率不断地重复地获取位置脉冲信号进一步将位置脉冲信号转换为机床的加 工坐标并保存直至电源模块 20 彻底掉电为止。其中， 预定的频率可以根据机床的实际情况 进行设定， 例如， 每 10 毫秒保存一次机床的加工坐标。同时， 因为电源模块 20 开始掉电至 电源。

24、模块 20 彻底掉电大约持续几百毫秒的时间， 因此， 坐标生成单元 221 将保存不止一组 的 32 个字节的机床的加工坐标。 0030 在本实施例中， 当电源模块 20 掉电并重新上电后， 坐标恢复单元 222 依次判断已 保存的不止一组的 32 个字节的机床的加工坐标是否对应机床的绝对停止位置 ； 若否， 进行 下一次判断， 若是， 则恢复机床的加工坐标至机床的加工坐标系中并不再继续判断。具体 说 明 书 CN 103105821 A 6 4/7 页 7 来说， 坐标恢复单元 222 按照最后保存机床的加工坐标最先读取的原则读取机床的加工坐 标， 并判断机床的加工坐标中是否存在某个轴的加工。

25、坐标为零 ； 若是， 则丢弃该机床的加工 坐标， 进行下一轮读取和判断， 若否， 则恢复该机床的加工坐标至机床的加工坐标系中。 0031 当机床的轴停止时， 该轴对应的四个字节的加工坐标为零， 因机床为八个轴的机 床， 其八个轴不会同时停止， 则不止一组的 32 个字节的机床的加工坐标中， 在接近电源模 块彻底掉电时保存的机床的加工坐标中会存在某个轴的加工坐标为零的情况。 在本实施例 中， 按照从最后保存的机床的加工坐标到最先保存的顺序查找， 查找到所有轴的加工坐标 都非零的机床的加工坐标即为对应机床的绝对停止位置的坐标。 0032 图 4 是图 2 中掉电监测模块的第一实施例的电路原理图。如。

26、图 4 所示， 掉电监测 模块 21 包括整流分压单元 211 和基准比较单元 212。 0033 整流分压单元 211 包括整流二极管 D1、 整流二极管 D2、 电阻 R1 和电阻 R2， 整流二 极管 D1 的阳极与电源模块 20 的火线 L 连接， 整流二极管 D2 的阳极与电源模块 20 的零线 N 连接， 整流二极管 D1 的阴极、 整流二极管 D2 的阴极均与电阻 R1 的一端连接， 电阻 R1 的另 一端与电阻 R2 的一端连接且该连接节点视为第一节点 A， 电阻 R2 的另一端接地， 第一节点 A 与基准比较单元 212 连接。 0034 优选地， 整流分压单元 211 进一。

27、步包括电容 C1、 电阻 R8 和电阻 R9， 电容 C1 的一端 与整流二极管 D1、 D2 的阴极连接， 电容 C1 的另一端接地， 电阻 R8 的一端与整流二极管 D1、 D2 的阴极连接， 电阻 R8 的另一端与电阻 R9 的一端连接， 电阻 R9 的另一端接地。电容 C1 的 电容值为 0.1 微法， 用于对电源模块 20 经整流二极管 D1、 D2 整流后得到的直流电进行平滑 滤波。电阻 R8 和电阻 R9 的阻值为 215 千欧， 用于掉电时对电容 C1 放电， 已达到快速检测 掉电， 快速输出掉电信号的目的。 0035 在本实施例中， 整流二极管 D1、 D2 为 1N4007。

28、， 电阻 R1 的阻值为 990 千欧， 电阻 R2 的阻值为 15 千欧。其中， 电阻 R1 采用 3 个 330 千欧的电阻串联得到。 0036 在本实施例中， 整流二极管 D1、 D2 用于将电源模块 20 输出的交流电转变为直流 电， 电阻R1和电阻R2为分压电阻， 用于将电源模块20的输出电压转换为基准比较单元212 可以接受的第一电压， 也即第一节点 A 处的电压， 第一电压 = 输出电压 *15/(15+990)。 0037 基准比较单元 212 包括基准稳压元件 U1、 第一直流电源 VC1 和电阻 R3， 基准稳压 元件 U1 的参考端与第一节点 A 连接， 基准稳压元件 U。

29、1 的阳极接地， 基准稳压元件 U1 的阴 极与电阻 R3 的一端连接， 电阻 R3 的另一端与第一直流电源 VC1 连接。 0038 优选地， 基准比较单元212进一步包括电容C2， 电容C2的一端与第一节点A连接， 电容 C2 的另一端接地。电容 C2 的电容值为 0.1 微法， 用于滤除第一节点 A 处的高频干扰 信号。 0039 在本实施例中， 基准稳压元件 U1 为芯片 AZ431AZ， 其提供的基准电压为 2.5 伏特， 误差可控制在 0.4% 以内 ； 电阻 R3 的阻值为 5.1 千欧， 第一直流电源 VC1 的电压值为 10 伏 特至 20 伏特之间。 0040 在本实施例中。

30、， 基准稳压元件 U1 用于比较第一电压和基准电压， 当第一电压低于 基准电压时， 基准稳压元件 U1 的阴极输出高电平 ； 当第一电压大于基准电压时， 基准稳压 元件 U1 的阴极输出低电平。电阻 R3 为限流电阻， 用于当基准稳压元件 U1 的阴极和阳极导 通时， 减少流经基准稳压元件 U1 的电流， 防止损坏基准稳压元件 U1。 说 明 书 CN 103105821 A 7 5/7 页 8 0041 具体来说， 第一电压等于 2.5 伏特时对应的电源模块 20 的输出电压为阈值电压， 根据第一电压和输出电压之间的对应关系， 可以计算出阈值电压为 167.5 伏特。 0042 在本实施例中。

31、， 当电源模块 20 开始掉电且掉电至输出电压低于阈值电压时， 也即 与输出电压对应的第一电压低于2.5伏特的基准电压时， 基准稳压元件U1的阴极呈现高阻 态， 基准稳压元件 U1 的阴极输出掉电信号至控制模块 22， 也即高电平信号。当电源模块 20 正常工作， 输出电压远远大于阈值电压时， 也即输出电压对应的第一电压大于 2.5 伏特的 基准电压时， 基准稳压元件 U1 的阴极和阳极导通， 基准稳压元件 U1 的阴极输出低电平。 0043 图 5 是图 2 中掉电监测模块的第二实施例的电路原理图。如图 5 所示， 掉电监测 模块 21 包括整流分压单元 211、 基准比较单元 212、 隔。

32、离单元 213 和稳压输出单元 214。 0044 由于掉电监测模块 21 需要将掉电信号输出至控制模块 22， 而控制模块 22 包括中 央处理器 （Central Processing Unit， CPU） ， 掉电监测模块 21 输出的掉电信号一般直接连 接至 CPU 管脚上， 例如， CPU 的中断管脚、 CPU 的输入 / 输出管脚。为了有效地防止掉电监测 模块 21 产生的高压干扰信号以及电压波动的高电平信号被传递至 CPU 而损坏 CPU， 掉电监 测模块 21 与图 2 所示的实施例相比， 进一步包括隔离单元 213 和稳压输出单元 214。 0045 隔离单元213包括三级管。

33、Q1、 光耦隔离元件U2、 稳压二极管ZD1、 电阻R4、 电阻R5、 电阻 R6、 第二直流电源 VC2 和第三直流电源 VC3， 电阻 R4 的一端与基准稳压元件 U1 的阴极 连接， 电阻 R4 的另一端与稳压二极管 ZD1 的阳极连接， 稳压二极管 ZD1 的阴极与三极管 U2 的基极连接， 三极管 Q1 的发射极与第二直流电源 VC2 连接， 三极管 Q1 的集电极与电阻 R5 的一端连接， 电阻 R5 的另一端与光耦隔离元件 U2 的阳极连接， 光耦隔离元件 U2 的阴极接 地， 光耦隔离元件 U2 的集电极与第三直流电源 VC3 连接， 光耦隔离元件 U2 的发射极与电阻 R6 。

34、的一端连接且该连接节点视为第二节点 B， 电阻 R6 的另一端接地。 0046 在本实施例中， 三极管 Q1 为 PNP 型三极管 ； 光耦隔离元件 U2 为芯片 PC817， 该芯 片可耐 5KV 的隔离防护电压， 满足机床实际需求 ； 稳压二极管 ZD1 为 ZMM3V0 ； 电阻 R4 的阻 值为 10 千欧， 电阻 R5 的阻值为 5.1 千欧， 电阻 R6 的阻值为 2 千欧 ； 第二直流源 VC2 的电压 值为 10 伏特至 20 伏特之间， 其可使用单独的电流源， 也可与第一直流源 VC1 相连接而使用 同一电流源 ； 第三直流源 VC3 的电压值为 5 伏特。 0047 在本实。

35、施例中， 三极管 Q1 用于通过自身的导通和截止控制光耦隔离元件 U2 的导 通与断开。光耦隔离元件 U2 用于避免掉电监测模块 21 产生的高电压干扰信号传递给 CPU 而造成 CPU 的损坏。稳压二极管 ZD1 用于提升三极管 Q1 导通时的门槛电压， 减少三极管 Q1 发生误导通的概率。电阻 R4、 电阻 R5 和电阻 R6 为限流电阻。 0048 稳压单元 214 包括电阻 R7 和稳压二极管 ZD2， 电阻 R7 的一端与第二节点 B 连接， 电阻 R7 的另一端与稳压二极管 ZD2 的阴极连接， 稳压二极管 ZD2 的阳极接地。 0049 优选地， 稳压单元进一步包括电容 C3， 。

36、电容 C3 的一端与稳压二极管 ZD2 的阴极连 接， 电容 C3 的另一端接地。电容 C3 的电容值为 0.1 微法， 用于滤除稳压二极管 ZD2 的阴极 处的高频干扰信号。 0050 在本实施例中， 稳压二极管 ZD2 为 ZMM3V0 ； 电阻 R7 的阻值为 1 千欧。其中， 稳压 二极管 ZD2 用于将高电平信号的电压值稳定在 2.8 伏特至 3.2 伏特之间， 用于有效防止高 电平信号的电压波动太大而损坏 CPU ； 电阻 R7 为限流电阻。 0051 承接前述， 当电源模块 20 开始掉电且掉电至输出电压低于阈值电压时， 基准稳压 说 明 书 CN 103105821 A 8 6。

37、/7 页 9 元件 U1 的阴极呈现高阻态， 此时， 三极管 Q1 截至， 光耦隔离元件 U2 的阳极和阴极之间无正 向压降， 光耦隔离元件 U2 不导通， 稳压二极管 ZD2 的阴极输出掉电信号至 CPU 的管脚上， 也 即低电平信号。 当电源模块20正常工作时， 基准稳压元件U1的阴极为低电平， 此时， 三极管 Q1导通， 光耦隔离元件U2的阳极和阴极在第二直流源VC2的作用下导通进一步驱动光耦隔 离元件 U2 的集电极和发射极导通， 则第三直流源经稳压输出单元 214 在稳压二极管 ZD2 的 阴极输出电压值在 2.8 伏特至 3.2 伏特之间的高电平信号至 CPU 的管脚上。 0052。

38、 在本实施例中， 经实际测试， 从电源模块 20 开始掉电至控制模块 22 中的 CPU 无法 正常工作， 掉电监测模块 21 共输出大约 200 毫秒的掉电信号， 也即低电平信号。 0053 本领域技术人员完全可以根据本发明掉电监测模块 21 实现的功能做电路上的修 改。例如， 利用变压器耦合元件代替光电耦合元件 U2， 利用电压比较器代替基准稳压元件 U1， 设计不同的电源模块 20 掉电时的阈值电压， 设计不同电平的掉电信号等等。本发明并 不仅仅限于图 4 和图 5 所示的掉电检测模块 21 的具体的电路实现形式， 只需满足掉电监测 模块 21 的功能即可。 0054 图 6 是本发明的。

39、机床的加工坐标掉电保存方法的第一实施例的流程图。如图 6 所 示， 该方法包括步骤 ： 0055 S11 ： 判断电源模块的输出电压是否低于阈值电压 ； 若是， 则执行步骤 S12 ； 0056 在本实施例中， 在预定时间内以一定的频率判断电源模块的输出电压是否低于阈 值电。 在预定的时间内， 若电源模块的输出电压一直低于阈值电压， 则判定电源模块开始掉 电， 执行步骤 S12， 若电源模块的输出电压未低于阈值电压或间歇低于阈值电压， 则判断电 源模块在正常工作中， 不执行任何操作。 其中， 预定的时间和一定的频率可以根据机床的实 际情况进行设定， 例如 ： 设定在 10 毫秒的时间内每 2 。

40、毫秒判断一次电源模块的输出电压是 否低于阈值电压。 0057 S12 ： 获取位置脉冲信号进一步将位置脉冲信号转化为机床的加工坐标并保存， 并 执行步骤 S13 ； 0058 当判定电源模块开始掉电后， 重复地从增量式编码器获取位置脉冲信号， 并将根 据位置脉冲信号计算得到的机床的加工坐标保存至存储设备中， 例如 ： 闪存、 移动硬盘、 U 盘中。 0059 S13 ： 电源模块再次上电后， 读取机床的加工坐标， 并执行步骤 S14 ； 0060 当电源模块掉电并再次上电后， 从存储设备中按照最后存储的机床的加工坐标最 先读取的原则读取机床的加工坐标。 采用这种读取原则的原因是 ： 一般来说，。

41、 最后存储的机 床的加工坐标最接近机床的绝对停止位置。 0061 具体来说， 例如， 设定存储设备中存储有 4 组机床的加工坐标 ： A1， A2， A3 和 A4， 其 中 A1 为最先存入存储设备中的机床的加工坐标， 然后依次为 A2、 A3， A4 为最后存入的加工 坐标。当电源模块再次上电后， 最先读取 A4， 然后依次为 A3、 A2， 最后读取 A1。 0062 S14 ： 判断机床的加工坐标是否对应机床的绝对停止位置 ； 若是， 执行步骤 S15 ； 0063 在本实施例中， 机床的加工坐标包括多个轴的加工坐标， 例如， 八个轴， 在电源模 块彻底掉电前， 八个轴的加工坐标会出现。

42、某些轴的加工坐标为真实值而某些轴的加工坐标 为零的情况。 按照上述读取原则读取并判断保存在存储设备中的机床的加工坐标中是否存 在某个轴的加工坐标为零， 若是， 则丢弃该机床的加工坐标， 若不是， 则判定该机床的加工 说 明 书 CN 103105821 A 9 7/7 页 10 坐标对应机床的绝对位置， 执行步骤 S15。 0064 S15 ： 恢复机床的加工坐标至机床的加工坐标系中。 0065 将对应机床的绝对停止位置的机床的加工坐标恢复至机床的加工坐标系中， 以实 现机床上电免找零功能。 0066 本发明的有益效果是 ： 与现有技术相比， 本发明的机床的加工坐标掉电保存系统 及方法通过监测。

43、模块监测到电源模块掉电时， 通知控制模块从增量式编码器获取机床的加 工坐标并保存， 从而实现机床掉电并重新上电后， 能准确获知机床掉电前的加工坐标而实 现机床上电免找零功能。 进一步， 本发明采用增量式编码器实现机床的加工坐标掉电保存， 相对于采用绝对式编码器， 大大节省机床的成本。 0067 以上所述仅为本发明的实施例， 并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换， 或直接或间接运用在其他相关的技 术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。 说 明 书 CN 103105821 A 10 1/4 页 11 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103105821 A 11 2/4 页 12 图 4 说 明 书 附 图 CN 103105821 A 12 3/4 页 13 图 5 说 明 书 附 图 CN 103105821 A 13 4/4 页 14 图 6 说 明 书 附 图 CN 103105821 A 14 。