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1、(10)申请公布号 CN 103964154 A (43)申请公布日 2014.08.06 CN 103964154 A (21)申请号 201410197037.8 (22)申请日 2012.10.08 201210378076.9 2012.10.08 B65G 43/00(2006.01) (71)申请人 南京工程学院 地址 211167 江苏省南京市江宁科学园弘景 大道 1 号 (72)发明人 陈桂 林健 盛党红 王建红 刘汉忠 (74)专利代理机构 南京知识律师事务所 32207 代理人 蒋海军 (54) 发明名称 一种组合定位控制系统的控制方法 (57) 摘要 本发明公开了一种组合。
2、定位控制系统的控制 方法, 属于定位控制技术领域。 它包括定位结构和 电气控制系统, 该定位结构包括丝杆、 运载小车、 电机减速机、 多圈绝对值编码器、 激光测距传感 器、 固定工作台、 激光反射板、 小车运行导轨及固 定底板 ; 该电气控制系统包括触摸屏、 处理器、 工 业控制计算机、 CAN 总线通讯卡和电机驱动器。本 发明根据需要采用粗定位和精定位相组合的定位 方法成功解决了大行程物料运送的问题, 不仅成 本低, 而且由于是直接对目标位置进行测量, 没有 中间环节, 也无累计误差, 因此精度高, 且结构简 单, 易于安装。 (62)分案原申请数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 。
3、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 103964154 A CN 103964154 A 1/2 页 2 1. 一种组合定位控制系统的控制方法, 该组合定位控制系统包括定位结构和电气控 制系统 ; 所述的定位结构包括丝杆 (1)、 运载小车 (2)、 电机减速机 (3)、 多圈绝对值编码器 (4)、 激光测距传感器(5)、 小车运行导轨(8)和固定底板(9), 其特征在于, 所述的定位结构 还包括固定工作台 (6) 和激光反射板 (7) ; 所述的电气控制系统包括触摸屏、 。
4、处理器、 工业 控制计算机、 CAN 总线通讯卡和电机驱动器 ; 所述固定工作台(6)、 小车运行导轨(8)均固定安装在固定底板(9), 所述运载小车(2) 安装在小车运行导轨 (8) 上, 所述丝杆 (1) 设置在运载小车 (2) 的下方, 所述的电机减速机 (3)、 多圈绝对值编码器(4)分别安装在所述的丝杆(1)的两端 ; 电机减速机(3)与丝杠(1) 电气连接并驱动丝杆 (1) 转动, 进而丝杆 (1) 驱动运载小车 (2) 在小车运行导轨 (8) 上运 行, 激光测距传感器(5)固定在运载小车(2)上靠近固定工作台(6)的一侧 ; 所述的激光反 射板 (7) 安装在固定工作台 (6)。
5、 上靠近运载小车 (2) 的侧面上 ; 所述的激光测距传感器 (5) 与所述的电气控制系统的处理器连接 ; 所述的处理器、 触 摸屏与所述的工业控制计算机连接 ; 所述的 CAN 总线通讯卡安装在所述的工业控制计算机 的卡槽中, 所述的多圈绝对值编码器 (4)、 电机驱动器均与所述的 CAN 总线通讯卡连接, 所 述的电机驱动器的另一端与电机减速机连接 ; 其中, 所述激光测距传感器 (5) 与运载小车 (2) 的前进方向夹角为 : 0或 15 45 ; 该组合定位控制系统的控制方法, 其步骤为 : (A) 指令输入 : 运载小车 (2) 到达工位的定位指令通过触摸屏输入到工业控制计算机, 工。
6、业控制计算机得到定位控制指令 ; (B) 数据采集 : 工业控制计算机实时读取激光测距传感器 (5) 的测量值 L4 及多圈绝对 值编码器 (4) 实际读数值 N, 确定运载小车 (2) 的运行粗定位位置测量值 T : 精定位位置检测值 t 为 : t L4cos (2) 为所述激光测距传感器 (5) 与运载小车 (2) 的前进方向夹角, L4 即激光测距传感器 (5) 沿 方向到激光反射板 (7) 的距离 ; 所述的激光测距传感器 (5) 的测量精度计算如下 : 上式中, 为激光测距传感器 (5) 在固定工作台 (6) 上沿运载小车 (2) 移动方向的测 量精度,为激光测距传感器 (5) 的。
7、实际测量精度 ; (C) 定位控制 : 定位控制是在工业控制计算机中完成, 根据指令要求, 首先是以多圈绝 对值编码器(4)实时测量值作为位置反馈, 并通过CAN总线通讯卡控制电机驱动器, 电机驱 动器控制电机减速机 (3) 转动, 驱动丝杆 (1) 运行, 丝杆 (1) 带动运载小车 (2) 向目标方向 运行 ; 在位置控制过程中, 工业控制计算机同时对多圈绝对值编码器 (4) 的实时测量值与 目标位置值进行比较 : 权 利 要 求 书 CN 103964154 A 2 2/2 页 3 当多圈绝对值编码器 (4) 的实时测量值与目标位置值的差值大于等于激光测距传感 器 (5) 沿运载小车 (。
8、2) 运行方向的测量范围一半时, 则表示运载小车 (2) 处于粗定位范围, 以多圈绝对值编码器 (4) 的测量值作为控制系统位置反馈, 运载小车 (2) 继续向目标方向 运行 ; 当多圈绝对值编码器 (4) 的实时测量值与目标位置值的差值小于激光测距传感器 (5) 沿运载小车 (2) 运行方向的测量范围一半时, 表示运载小车 (2) 的位置已接近目标定位位 置, 以激光测距传感器(5)的测量值作为位置反馈, 比较目标位置与激光测距传感器(5)测 量值, 当目标位置与激光测距传感器 (5) 测量值的差值大于等于定位精度的一半时, 工业 控制计算机控制运载 (2) 小车继续运行, 当目标位置与激光。
9、测距传感器 (5) 测量值的差值 小于定位精度的一半时, 工业控制计算机控制运载小车 (2) 停止运行, 从而实现精确定位 ; 当运载小车(2)仅需进行特定点定位时, 运载小车(2)运行至该特定定位点, 调整运载小车 (2)上的激光测距传感器(5)的位置, 使得激光测距传感器(5)处于激光测距传感器(5)测 量范围的中点位置, 即可进行直接测量。 权 利 要 求 书 CN 103964154 A 3 1/7 页 4 一种组合定位控制系统的控制方法 0001 本发明专利申请时针对申请号 : 201210378076.9 的分案申请, 原申请的申请日 为 : 2012-10-08, 发明创造名称为。
10、 : 一种组合定位控制系统及其控制方法。 技术领域 0002 本发明属于定位控制领域, 更具体地说, 涉及一种用于大行程物料自动运送装置 的精确单点定位或多点定位控制的组合定位控制系统及其控制方法。 背景技术 0003 在大行程物料自动运送精确定位控制中, 定位控制的方法主要有 : 0004 利用磁栅尺定位, 此定位方法由静磁栅源和静磁栅尺组成, 两者通过特制滑道 有机组合在一起, 以无接触的悬浮方式工作, 实现运行位置的检测。具体应用可参见文献 自动化码头高速重载轨道电动小车高精度定位的实现 ( 起重运输机械 2008(10)P48 P50, 作者 : 同济大学刘刚等 ) ; 0005 激光。
11、测距仪定位, 利用激光测距技术实现精确定位, 具体应用可参见文献 核废 物库吊车自动控制精确定位技术 ( 核动力工程 2006(12)P95 P97, 作者 : 哈尔滨工程大 学动力与核能工程学院杨志达等 ) ; 0006 编码器定位, 利用安装在传动杆上的编码器进行间接位置检测, 这是一种常规 的定位方法。 0007 这三种定位方法中, 方法的特点是整个行程精度高, 缺点是成本高、 安装要求 高, 占用空间大等 ; 方法的特点是测量方法精度高, 安装较方便, 但需要整个激光测量行 程无遮挡, 成本随着测量范围增加而增加 ; 方法安装方便, 使用简单, 成本低, 是一种应用 较为广泛的方法, 。
12、但存在累计误差, 主要应用于精度要求不高场合。 0008 综上所述, 现有技术中缺少一种同时兼具成本低廉且定位精度高的用于大行程定 位的定位系统。 发明内容 0009 1、 本发明要解决的问题 0010 针对现有技术中大行程物料自动运送精确定位控制装置难以同时兼具成本低和 精度高的问题, 本发明提供了一种组合定位控制系统及其控制方法, 它根据需要在大行程 物料自动运送中采用粗定位和精定位相组合的定位方法, 达到低成本、 高精度、 易安装的目 的。 0011 2、 技术方案 0012 本发明的目的通过以下技术方案实现 : 0013 本发明的一种组合定位控制系统, 它包括定位结构和电气控制系统 ;。
13、 所述的定位 结构包括丝杆、 运载小车、 电机减速机、 多圈绝对值编码器、 激光测距传感器、 小车运行导轨 和固定底板, 所述的定位结构还包括固定工作台和激光反射板 ; 所述的电气控制系统包括 说 明 书 CN 103964154 A 4 2/7 页 5 触摸屏、 处理器、 工业控制计算机、 CAN 总线通讯卡和电机驱动器 ; 0014 所述固定工作台、 小车运行导轨均固定安装在固定底板, 所述运载小车安装在小 车运行导轨上, 所述丝杆设置在运载小车的下方, 所述的电机减速机、 多圈绝对值编码器分 别安装在所述的丝杆的两端 ; 电机减速机与丝杠电气连接并驱动丝杆转动, 进而丝杆驱动 运载小车在。
14、小车运行导轨上运行, 激光测距传感器固定在运载小车上靠近固定工作台的一 侧 ; 所述的激光反射板安装在固定工作台上靠近运载小车的侧面上 ; 0015 所述的激光测距传感器与所述的电气控制系统的处理器连接 ; 所述的处理器、 触 摸屏与所述的工业控制计算机连接 ; 所述的 CAN 总线通讯卡安装在所述的工业控制计算机 的卡槽中, 所述的多圈绝对值编码器、 电机驱动器均与所述的 CAN 总线通讯卡连接, 所述的 电机驱动器的另一端与电机减速机连接。 0016 优选地, 所述激光测距传感器与运载小车的前进方向夹角为 : 0或 15 45。 0017 本发明的所述的组合定位控制系统的控制方法, 其步骤。
15、为 : 0018 (A) 指令输入 : 运载小车到达工位的定位指令通过触摸屏输入到工业控制计算 机, 工业控制计算机得到定位控制指令 ; 0019 (B) 数据采集 : 工业控制计算机实时读取激光测距传感器的测量值 L4 及多圈绝对 值编码器实际读数值 N, 确定运载小车的运行粗定位位置测量值 T : 0020 0021 精定位位置检测值 t 为 : 0022 t L4cos (2) 0023 为所述激光测距传感器与运载小车的前进方向夹角, L4 即激光测距传感器沿 方向到激光反射板的距离 ; 0024 所述的激光测距传感器的测量精度计算如下 : 0025 0026 上式中, 为激光测距传感器。
16、在固定工作台上沿运载小车移动方向的测量精度, 为激光测距传感器的实际测量精度 ; 0027 (C) 定位控制 : 定位控制是在工业控制计算机中完成, 根据指令要求, 首先是以多 圈绝对值编码器实时测量值作为位置反馈, 并通过 CAN 总线通讯卡控制电机驱动器, 电机 驱动器控制电机减速机转动, 驱动丝杆运行, 丝杆带动运载小车向目标方向 ( 首先是到达 工位1, 然后是工位2)运行 ; 在位置控制过程中, 工业控制计算机同时对多圈绝对值编码 器的实时测量值与目标位置值进行比较 : 0028 当多圈绝对值编码器的实时测量值与目标位置值的差值大于等于激光测距传感 器沿运载小车运行方向的测量范围一半。
17、时, 则表示运载小车处于粗定位范围, 以多圈绝对 值编码器的测量值作为控制系统位置反馈, 运载小车继续向目标方向运行 ; 0029 当多圈绝对值编码器的实时测量值与目标位置值的差值小于激光测距传感器沿 运载小车运行方向的测量范围一半时, 表示运载小车的位置已接近目标定位位置, 以激光 测距传感器的测量值作为位置反馈, 比较目标位置与激光测距传感器测量值, 当目标位置 说 明 书 CN 103964154 A 5 3/7 页 6 与激光测距传感器测量值的差值大于等于定位精度的一半时, 工业控制计算机控制运载小 车继续运行, 当目标位置与激光测距传感器测量值的差值小于定位精度的一半时, 工业控 制。
18、计算机控制运载小车停止运行, 从而实现精确定位 ; 0030 当运载小车仅需进行特定点定位时, 运载小车运行至该特定定位点, 调整运载小 车上的激光测距传感器的位置, 使得激光测距传感器处于激光测距传感器测量范围的中点 位置, 即可进行直接测量。 0031 3、 有益效果 0032 相比于现有技术, 本发明的优点在于 : 0033 (1) 本发明采用组合定位控制模式, 大行程采用位置编码器, 进行粗定位, 在位置 控制过程中, 工业控制计算机同时对多圈绝对值编码器的实时测量值与目标位置值进行比 较, 当多圈绝对值编码器的实时测量值与目标位置值的差值大于激光测距传感器沿运载小 车运行方向的测量范。
19、围一半时, 则表示运载小车处于粗定位范围, 继续以多圈绝对值编码 器作为控制系统位置反馈 ; 当多圈绝对值编码器的实时测量值与目标位置值的差值小于激 光测距传感器沿运载小车运行方向的测量范围一半时, 表示运载小车的位置已接近目标定 位位置, 控制系统的位置反馈以激光测距传感器的测量值作为位置反馈。而对于特定的定 位点, 采用短距离激光测距传感器对激光反射板直接进行距离测量, 由于激光反射板相对 特定定位点位置事先已确定好, 因此这种测量方法没有累计误差, 实现精确直接测量, 这种 组合定位模式, 定位精度高, 没有累计误差, 定位检测成本低, 性价比高 ; 0034 (2) 本发明的系统采用位。
20、置编码器安装丝杠上, 多圈编码器作为位置编码器安装 在丝杆上, 该技术目前已十分成熟, 多圈编码器相对于其他位置检测传感器如磁栅尺定位 等安装简便, 对安装载体没有特殊要求, 同时位置编码器的电讯接口有多种多样, 如 CAN 总 线、 工业以太网等, 不需要专门的解算器, 因此接口简单, 系统组态方便, 这种传感器对防护 等级要求也相对较低。 附图说明 0035 图 1 为本发明的电气控制系统组成示意图 ; 0036 图 2 为本发明的组合定位控制系统结构示意图 ; 0037 图 3 为本发明的组合定位控制精定位检测测量范围说明示意图 ; 0038 图 4 为本发明实施例 1 两工位的定位控制。
21、示意图 ; 0039 图 5 为本发明高精度组合定位控制系统的控制过程示意图 ; 0040 图 6 为本发明位置反馈切换示意图。 0041 图中 : 1、 丝杆 ; 2、 运载小车 ; 3、 电机减速机 ; 4、 多圈绝对值编码器 ; 5、 激光测距传 感器 ; 6、 固定工作台 ; 7、 激光反射板 ; 8、 小车运行导轨 ; 9、 固定底板 ; 10、 工件 ; 11、 定位靠 板。 具体实施方式 0042 下面结合附图和具体的实施例进一步介绍本发明的技术方案。 0043 图 1、 图 2 中, 本发明的一种组合定位控制系统, 它包括定位结构和电气控制系统, 该定位结构包括丝杆1、 运载小。
22、车2、 电机减速机3、 多圈绝对值编码器4、 激光测距传感器5、 说 明 书 CN 103964154 A 6 4/7 页 7 固定工作台 6、 激光反射板 7、 小车运行导轨 8 及固定底板 9 ; 该电气控制系统包括触摸屏、 处理器、 工业控制计算机、 CAN 总线通讯卡和电机驱动器。 0044 丝杆 1、 固定工作台 6 及小车运行导轨 8 均安装在固定底板 9 上, 且所述的丝杆 1、 小车运行导轨 8 均位于固定工作台 6 的同侧, 运载小车 2 安装在小车运行导轨 8 上, 丝杆 1 设置在运载小车 2 的底部 ; 激光反射板 7 安装在固定工作台 6 上靠近运载小车 2 的一侧,。
23、 电 机减速机 3 驱动丝杆 1, 丝杆 1 驱动运载小车 2 在小车运行导轨 8 上运行 ; 电机减速机 3、 多 圈绝对值编码器 4 分别安装在丝杆 1 的两端 ; 激光测距传感器 5 安装在运载小车 2 上靠近 固定工作台 6 的一侧, 激光测距传感器 5 与运载小车 2 的前进方向的夹角为 。 0045 电气控制系统的连接关系为 : 激光测距传感器 5 与所述的处理器连接 ; 所述的处 理器、 触摸屏与所述的工业控制计算机连接 ; 所述的 CAN 总线通讯卡安装在所述的工业控 制计算机的卡槽中, 所述的多圈绝对值编码器 4、 电机驱动器均与所述的 CAN 总线通讯卡连 接, 电机驱动器。
24、的另一端与电机减速机 3 连接。 0046 如图 2, 激光反射板 7 的内侧面作为激光测距传感器 5 的反射面, 反射面的表面光 洁度和色彩依据具体的激光测距传感器 5 来选取, 一般选择一种浅色金属即可。图 2 中激 光反射板 7 设置了两块表示有两个特定定位点, 根据实际系统需求, 有多少个特定定位点, 就需要设定多少个激光反射板 7。 角是激光测距传感器 5 的安装倾斜角, 选择与实际定 位需求相关, 越小, 在激光测距传感器 5 测量范围一定情况下, 实际测量范围越大, 同时 需要将精度及激光测距传感器 5 的测量角等综合考虑, 在不影响安装、 移动过程不干涉的 情况下, 角一般选择。
25、在 10 45 ; 在只有一个定位要求时, 角可选择 0角 ; 0047 激光测距传感器 5 安装在运载小车 2 上, 并处于运载小车 2 靠近激光反射板 7 的 一侧, 沿运载小车 2 运行方向可根据需要处于运载小车 2 的任意位置, 但须满足关于图 3 中 的下述要求 : 0048 激光测距传感器 5 具有两个测量参数, 即最小测量距离 L1 和测量范围 L2。图 3 为 组合定位控制精定位检测测量范围说明示意图。图中 : 激光测距传感器 5 最小测量距离 L1 即激光测距传感器 5 距离激光反射板 7 最近位置处, 沿 角方向激光测距传感器 5 到激光 反射板 7 的距离 ; L3 为运。
26、载小车 2 沿该小车移动方向的移动范围 ; 激光测距传感器 5 的测 量范围 L2 即激光测距传感器 5 距离激光反射板 7 的最远位置处沿 角方向激光测距传感 器 5 到激光反射板 7 的距离与 L1 的差值。L2 即为组合定位控制精定位检测测量范围。 0049 本发明的组合定位控制系统的控制方法, 其步骤为 : 0050 (A) 指令输入 : 运载小车 2 到达工位的定位指令通过触摸屏输入到工业控制计算 机, 工业控制计算机得到定位控制指令 ; 0051 (B) 数据采集 : 工业控制计算机实时读取激光测距传感器 5 的测量值 L4 及多圈绝 对值编码器 4 实际读数值 N, 确定运载小车。
27、 2 的运行粗定位位置测量值 T : 0052 0053 精定位位置检测值 t 为 : 0054 t L4cos (2) 0055 为所述激光测距传感器 5 与运载小车 2 的前进方向夹角 ( 如图 2), L4 即激光 测距传感器 5 沿 方向到激光反射板 7 的距离 ; 说 明 书 CN 103964154 A 7 5/7 页 8 0056 所述的激光测距传感器 5 的测量精度计算如下 : 0057 0058 上式中, 为激光测距传感器 5 在固定工作台 6 上沿运载小车 2 移动方向的测量 精度,为激光测距传感器 5 的实际测量精度 ; 0059 (C) 定位控制 : 定位控制是在工业控。
28、制计算机中完成, 根据指令要求, 首先是以多 圈绝对值编码器 4 实时测量值 T 作为位置反馈, 并通过 CAN 总线通讯卡控制电机驱动器, 电 机驱动器控制电机减速机3转动, 驱动丝杆1运行, 丝杆1带动运载小车2向目标方向运行 ; 在位置控制过程中, 工业控制计算机同时对多圈绝对值编码器 4 的实时测量值与目标位置 值进行比较 : 0060 当多圈绝对值编码器 4 的实时测量值与目标位置值的差值大于等于激光测距传 感器 5 沿运载小车 2 运行方向的测量范围一半, 则表示运载小车 2 处于粗定位范围, 以多圈 绝对值编码器 4 作为控制系统位置反馈, 继续向目标方向运行 ; 0061 当多。
29、圈绝对值编码器 4 的实时测量值与目标位置值的差值小于激光测距传感器 5 沿运载小车2运行方向的测量范围一半时, 表示运载小车2的位置已接近目标定位位置, 以 激光测距传感器5的测量值作为位置反馈, 比较目标位置与激光测距传感器5测量值, 当目 标位置与激光测距传感器 5 测量值的差值大于等于定位精度的一半时, 工业控制计算机控 制运载小车 2 继续运行, 当目标位置与激光测距传感器 5 测量值的差值小于定位精度的一 半时, 工业控制计算机控制运载小车 2 停止运行, 从而实现精确定位 ; 0062 当运载小车2仅需进行特定点定位时, 运载小车2运行至该特定定位点, 调整运载 小车 2 上的激。
30、光测距传感器 5 的位置, 使得激光测距传感器 5 处于激光测距传感器 5 测量 范围的中点位置, 即可进行直接测量。 0063 实施例 1 0064 本实施例1介绍一种某工件加工生产线上运载小车2的组合定位控制系统及其控 制方法。 0065 图 4 中, 运载小车 2 需要将工件 10 运载到加工生产线的特定工位, 供工位上的机 械手提取, 定位精度为 0.1mm, 图 4 仅画出两个定位位置, 因此需要两个激光反射板 7。 0066 如图 1、 图 4 中, 本实施例的定位结构包括丝杆 1、 运载小车 2、 电机减速机 3、 多圈 绝对值编码器 4、 激光测距传感器 5、 固定工作台 6、。
31、 激光反射板 7、 小车运行导轨 8 和固定底 板 9 ; 电气控制系统包括触摸屏、 处理器、 工业控制计算机、 CAN 总线通讯卡和电机驱动器 ; 固定工作台 6、 小车运行导轨 8 均固定安装在固定底板 9, 所述运载小车 2 安装在小车运行 导轨 8 上, 所述丝杆 1 设置在运载小车 2 的下方, 所述的电机减速机 3、 多圈绝对值编码器 4 分别安装在所述的丝杆 1 的两端 ; 电机减速机 3 与丝杠 1 电气连接并驱动丝杆 1 转动, 进而 丝杆 1 驱动运载小车 2 在小车运行导轨 8 上运行, 激光测距传感器 5 固定在运载小车 2 上 靠近固定工作台 6 的一侧 ; 所述的激。
32、光反射板 7 安装在固定工作台 6 上靠近运载小车 2 的 侧面上。 0067 激光测距传感器 5 与运载小车 2 的前进方向夹角为 ; 此外定位结构还包括一个 定位靠板11, 定位靠板11安装在运载小车2上, 工件10安装在运载小车2上且靠紧定位靠 板 11。 说 明 书 CN 103964154 A 8 6/7 页 9 0068 如图 4 中, 激光反射板 7 的侧面作为激光测距传感器 5 的反射面, 反射面的表面光 洁度和色彩依据具体的激光测距传感器 5 来选取, 本实例选择不锈钢板作为反射板 ; 激光 测距传感器 5 的安装倾斜角 角取 45。 0069 如图 1, 本系统的电连接关系。
33、为 : 激光测距传感器 5 与所述的处理器连接 ; 所述的 处理器、 触摸屏与所述的工业控制计算机连接 ; 所述的 CAN 总线通讯卡安装在所述的工业 控制计算机的卡槽中, 多圈绝对值编码器 4、 电机驱动器均与 CAN 总线通讯卡连接 ; 电机驱 动器的另一端与电机减速机 3 电路连接。 0070 如图 4, 设 L6 为沿运载小车 2 运动方向定位靠板 11 到激光反射板 7 反射面的距 离, L7 为沿运载小车 2 运动方向定位靠板 11 到激光测距传感器 5 的距离 ; 本实施例中, L6 设置为 100mm, 定位精度为 0.1mm, 选择的激光测距传感器 5 指标如下 : 0071。
34、 测量精度 ( 通常选择定位精度的 1/10 1/5) : 0.05mm ; 0072 测量范围 (L2):10mm ; 0073 最小测量距离 (L1):30mm ; 0074 为充分利用激光测距传感器5的测量范围, 选择当工件10到达定位位置时激光测 距传感器 5 处于测量距离中心, 即 : 0075 L4 L1+L2/2 30+10 40mm, L4 为此时激光测距传感器 5 沿 方向距离激光 反射板 7 的距离 ; 0076 L5 L4COS 28.28mm 28mm, L5 为此时激光测距传感器 5 沿运载小车移 动方向距离激光反射板 7 的距离 ; 0077 因此, 如图4, 此时。
35、沿运载小车2移动方向激光测距传感器5距离定位靠板11的安 装位置尺寸 L7 为 : 0078 L7 L6 L5 100 28 72mm 0079 依据式(3), 本实例中选择的激光测距传感器5的为0.05mm、 为45, 则沿运 载小车 2 移动方向的测量精度为 0.035mm, 角越大, 精度越高 ; 0080 关于激光测距传感器 5 的选择 : 0081 a. 反射类型选择漫反射型 ; 0082 b. 根据实际系统定位精度需求, 依据式 (3) 选择合适的精度 ; 0083 c. 最小测量距离 L1 的选取和夹角 相关, 不能造成激光测距传感器 5 在运动过 程中与激光反射板 7 干涉 ;。
36、 0084 d. 激光测距传感器 5 测量范围 L2 的选择和 角及系统控制精度相关, 一般选择 是控制精度 100 200 倍即可。 0085 关于多圈绝对值编码器 4 的选取, 本实例中选择多圈绝对值编码器 4, CAN 总线 接口, 根据需求通常可选择 1214 位, 即 12 位的圈数, 14 位单圈分辨率, 丝杆 1 的螺距为 12mm。实际定位控制行程为 409612mm 49m ; 粗定位分辨率为 12mm/16384 0.73mm。 0086 本实施例的上述组合定位控制系统的控制过程, 其步骤为 : 0087 (A) 指令输入 : 运载小车 2 到达工位的定位指令通过触摸屏输入。
37、到工业控制计算 机, 工业控制计算机得到定位控制指令 ; 0088 (B) 数据采集 : 工业控制计算机实时读取激光测距传感器 5 的测量值 L4 及多圈绝 对值编码器 4 实际读数值 N, 确定运载小车 2 的运行粗定位位置测量值 T : 说 明 书 CN 103964154 A 9 7/7 页 10 0089 0090 精定位位置检测值 t 为 : 0091 t L4cos (2) 0092 为所述激光测距传感器 5 与运载小车 2 的前进方向夹角, L4 即激光测距传感器 5 沿 方向到激光反射板 7 的距离 ; 0093 所述的激光测距传感器 5 的测量精度计算如下 : 0094 00。
38、95 上式中, 为激光测距传感器 5 在固定工作台 6 上沿运载小车 2 移动方向的测量 精度,为激光测距传感器 5 的实际测量精度 ; 0096 (C) 定位控制 : 定位控制是在工业控制计算机中完成, 根据指令要求, 首先是以多 圈绝对值编码器 4 实时测量值 T 作为位置反馈, 并通过 CAN 总线通讯卡控制电机驱动器, 电 机驱动器控制电机减速机 3 转动, 驱动丝杆 1 运行, 丝杆 1 带动运载小车 2 向目标方向 ( 首 先是到达工位1, 然后是工位2)运行 ; 在位置控制过程中, 工业控制计算机同时对多圈绝 对值编码器 4 的实时测量值与目标位置值进行比较 : 0097 图5为。
39、高精度组合定位控制过程示意图, 图5中位置控制、 选择器、 位置识别、 增益 匹配的过程均在工业控制计算机中软件完成。 0098 位置控制是对位置回路控制校正, 位置识别是判断移动位置是否进入精定位区域 ( 图 6 中 A1 区域、 A2 区域 ), 当光传感器 5 进入精定位区域, 即当多圈绝对值编码器 4 的实 时测量值与目标位置值的差值小于激光测距传感器5沿运载小车2运行方向的测量范围一 半时, 通过选择器选择激光测距传感器5的测量值作为位置反馈 ; 当光传感器5不在精定位 区域时(即目标位置与激光测距传感器5测量值的差值大于等于定位精度的一半时), 通过 选择器选择安装在丝杆 1 上多。
40、圈绝对值编码器 4 的测量值作为位置反馈 ; 由于两者位置反 馈的数据格式不同, 因此设置增益匹配环节, 用于两种位置反馈数据匹配 ; 0099 图 1 中工业控制计算机通过多功能板卡控制轴驱动运行 ; 同时通过多功能卡读取 安装在丝杆 1 上多圈绝对值编码器 4 的实时位置值, 并以此实时位置值作为定位控制位置 反馈, 实现位置闭环控制 ; 当图5中位置识别到图6的A1区域时, 选择器选择激光测距传感 器 5 的测量值作为位置反馈, 进行高精度位置控制, 完成该定位控制后, 运载小车 2 在工业 控制计算机控制下继续运行 ; 当图 5 中位置识别到图 6 的 A2 区域时, 选择器再次选择激。
41、光 测距传感器 5 的测量值作为位置反馈, 进行高精度位置控制, 当有更多定位位置时, 以此类 推即可实现。 0100 当运载小车2仅需进行特定点定位时, 运载小车2运行至该特定定位点, 调整运载 小车 2 上的激光测距传感器 5 的位置, 使得激光测距传感器 5 处于激光测距传感器 5 测量 范围的中点位置, 即可进行直接测量。 说 明 书 CN 103964154 A 10 1/4 页 11 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103964154 A 11 2/4 页 12 图 3 说 明 书 附 图 CN 103964154 A 12 3/4 页 13 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103964154 A 13 4/4 页 14 图 6 说 明 书 附 图 CN 103964154 A 14 。