CN104536359A - 一种用于可调滤波器传动和控制***及其零点调节方法 - Google Patents

一种用于可调滤波器传动和控制***及其零点调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及传动和控制***的定位领域，尤其涉及一种用于可调滤波器传动和控制***及其零点调节方法。***上电后，控制器执行初始化过程，所述初始化过程主要进行判断是否检测到零点位置和是否定位在零点位置，通过断电、调节联轴器角位和重新上电等步骤进行初始化调零过程。通过以上步骤，可使整个***处于初始状态，即零点位置。若没有将零点调节至光栅透光区中心的操作，意味着没有控制零点位置，使得零点坐落位置随机，容易出现零点失踪的故障，通过控制零点坐落位置，确保初始零点位置稳定可靠。

Description

一种用于可调滤波器传动和控制***及其零点调节方法
技术领域
本发明涉及传动和控制***的定位领域，尤其涉及一种用于可调滤波器传动和控制***及其零点调节方法。
背景技术
当传动***没有采用谐波传动减速器的传动方式时(传动方式一)，***主轴的调节精度全靠光电编码器的分辨率，且需要驱动能力较大的步进电机，才能实现对可调滤波器快速、高精度调谐与定位，原理框图见图1。
当传动***采用谐波传动减速器的传动方式时(传动方式二)，***的调节精度与光电编码器的分辨率和谐波减速比乘积相关，因此整个传动***的调节精度可分摊在光电编码器的分辨率和谐波减速比上。
由于传动方式一对于步进电机、光电编码器等部件参数要求较高，且整个传动和控制***，在提升调谐精度和速度上能力不足。因此当前可调滤波器传动***基本采用传动方式二。
但传动方式二仍有不足，主要表现为基准零点角位偶发性固定量偏移或失踪，实践证明其可靠性和精准性较差。
基准零点角位固定量偏移故障模式如图2所示。(正确滤波波形应是f0＝300MHz，实际错误波形却在f0＝305MHz)。基准零点角位失踪故障模式，导致***主轴恒转，***初始化失败。
因此，需要一种用于可调滤波器传动和控制***及其零点调节方法，能够提升传动和控制***定位的可靠性和精准性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于可调滤波器传动和控制***及其零点调节方法，能够提升传动和控制***定位的可靠性和精准性。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种用于可调滤波器传动和控制***的零点调节方法，包括：
S100、***上电，控制器执行初始化过程，所述初始化过程为检测零点位置，并定位在零点位置；所述零点位置为光栅透光区居中位置；
S200、判断步骤S100的初始化过程是否检测到零点位置，若否，则进入步骤S300；若是，则进入步骤S400；
S300、***断电，调节联轴器角位，返回步骤S100；
S400、判断步骤S100的初始化过程是否定位在零点位置，若否，则进入步骤S500；若是，则进入步骤S600；
S500、***断电，根据控制器指示调节联轴器角位，返回步骤S100；
S600、控制器初始化定位完成。
本发明采用的另一技术方案为：
一种用于可调滤波器传动和控制***，包括编码器、联轴器、电机、减速器和控制器；所述编码器通过联轴器与电机相连接，所述电机与减速器相连接，设有一主轴，所述主轴的一端与减速器相连接，所述主轴的另一端与滤波器相连接，在所述主轴上设有光栅，所述光栅与主轴同轴，所述光栅包括透光区和非透光区，设有一光电门，所述光电门与光栅具有固定的相对位置；所述编码器和光电门与控制器电连接，所述控制器与电机电连接；当光栅随主轴转动的过程中，光电门感应到透光区时，光电门输出信号第一预设电平，光电门感应到非透光区时，光电门输出信号第二预设电平。
本发明的有益效果在于：***上电后，控制器执行初始化过程，所述初始化过程主要进行判断是否检测到零点位置和是否定位在零点位置，通过断电、调节联轴器角位和重新上电等步骤进行初始化调零过程。通过以上步骤，可使整个***处于初始状态，即零点位置。若没有将零点调节至光栅透光区中心的操作，意味着没有控制零点位置，使得零点坐落位置随机，容易出现零点失踪的故障，通过控制零点坐落位置，确保初始零点位置稳定可靠。
附图说明
图1为本发明背景技术中传动方式一的原理框图；
图2为本发明背景技术中基准零点角位固定量偏移故障模式的曲线示意图；
图3为本发明具体实施方式的用于可调滤波器传动和控制***的零点调节方法的步骤流程图；
图4为本发明具体实施方式的控制器显示界面一示意图；
图5为本发明具体实施方式的控制器显示界面二示意图；
图6为本发明具体实施方式的用于可调滤波器传动和控制***的零点定位方法的具体步骤流程图；
图7为本发明具体实施方式的用于可调滤波器传动和控制***的结构示意图；
图8为本发明具体实施方式中光栅的透光区为扇形示意图；
图9为本发明具体实施方式中光栅的透光区为矩形示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：***上电后，控制器执行初始化过程，所述初始化过程主要进行判断是否检测到零点位置和是否定位在零点位置，通过断电、调节联轴器角位和重新上电等步骤进行初始化调零过程。
请参照图3，为本发明具体实施方式的用于可调滤波器传动和控制***的零点调节方法的步骤流程图，具体如下：
一种用于可调滤波器传动和控制***的零点调节方法，包括：
S100、***上电，控制器执行初始化过程，所述初始化过程为检测零点位置，并定位在零点位置；
S200、判断步骤S100的初始化过程是否检测到零点位置，若否，则进入步骤S300；若是，则进入步骤S400；
S300、***断电，调节联轴器角位，返回步骤S100；
S400、判断步骤S100的初始化过程是否定位在零点位置，若否，则进入步骤S500；若是，则进入步骤S600；
S500、***断电，根据控制器指示调节联轴器角位，返回步骤S100；
S600、控制器初始化定位完成。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：***上电后，控制器执行初始化过程，所述初始化过程主要进行判断是否检测到零点位置和是否定位在零点位置，通过断电、调节联轴器角位和重新上电等步骤进行初始化调零过程。通过以上步骤，可使整个***处于初始状态，即零点位置。若没有将零点调节至光栅透光区中心的操作，意味着没有控制零点位置，使得零点坐落位置随机，容易出现零点失踪的故障，通过控制零点坐落位置，确保初始零点位置稳定可靠。
进一步的，所述判断是否检测到零点位置表示为判断是否进入光栅的透光区，设置进入光栅的透光区，光电门输出高电平信号，则根据光电门输出信号即可判断是否进入光栅的透光区；设置零点位置为光栅透光区的居中位置，所述判断是否定位在零点位置表示为判断是否定位在光栅透光区的居中位置。
进一步的，所述步骤S400具体为：若第一位置与第一边沿的距离值为A，第一位置与第二边沿的距离值为B，当A与B进行相减的绝对值小于预设阀值时，则进入步骤S600；所述第一位置为当前位置，所述第一边沿与第二边沿为光栅透光区与非透光区的边沿线。
由上述描述可知，根据上述方法，可将当前位置调节至透光区相对居中的位置，与居中位置的误差范围由预设阀值决定，通过更改预设阀值，可实现精确定位。
进一步的，还包括控制器初始化定位完成后，***上电时定位零点位置过程，具体步骤如下：
S700、控制器上电驱动电机转动；
S800、根据光电门输出信号，判断是否进入光栅透光区，若否，则进入步骤S700；若是，则进入步骤S900；
S900、当进入光栅透光区时，判断光电编码器输出信号是否为0000，若否，则返回步骤S700；若是，则进入步骤S1000；
S1000、停止驱动电机转动，记录当前位置为主轴基准零点位置，完成定位零点位置。
由上述描述可知，通过判断是否进入光栅透光区以及进入光栅透光区时，判断光电编码器输出信号是否为0000，来确定主轴基准零点位置，当停止驱动电机转动时，记录当前位置为主轴基准零点位置，并停止在零点位置上。
进一步的，所述光电编码器输出信号为4位数与该光电编码器的分辨率有关，本发明实施例采用的光电编码器的分辨率为2048，所以输出信号为4位数，若采用的光电编码器的分辨率为512，则输出信号为3位数。
进一步的，还包括步骤
S1100、判断是否接收到频率指令，若是，则进入步骤1200；若否，则电机不转动；
S1200、所述控制器根据所述指令得出该频率对应的角度编码值，根据所述的角度编码值对应的目标位置，驱动电机转动，若到达目标位置，则停止驱动步进电机转动，若未到达目标位置，则继续驱动电机转动。
由上述描述可知，当接收到频率指令时，可根据光电编码器进行角位计算，并驱动电机转动，实现高精确度的定位。
实施例一
***初始化零点调节具体步骤如下：
1、***上电开机对零点(或通过复位重新对零点)后，观察控制器显示屏幕提示的距边沿1编码值(零点与边沿1的编码差值)和距边沿2编码值(零点与边沿2的编码差值)，(距边沿1和距边沿2编码值越接近一致，见图4，意味着零点位置越接近光栅缝隙中心)，根据状态栏提示的调节方向进行调节。
2、如果无法找到零点，电机会一直转动停不下来，则断电，先旋松联轴器上靠近电机的螺钉，然后任意方向(调整联轴器时的视角都是从编码器往滤波器方向看)旋转联轴器，然后旋紧螺钉，重新上电开机对零点，直到能找到零点为止，然后按步骤3～4调整联轴器的位置，使得零点位置处在光栅缝隙中心附近。(因编码器通过联轴器与电机1:1联动，所以可通过旋松联轴器与电机固定螺钉，然后旋转联轴器，即可改变编码器与电机的相对角度，最终实现零点调节)
3、如果状态栏提示向左调或向右调，见图5，先断电，然后和步骤2一样旋松联轴器的螺钉，然后逆时针(向左调)或顺时针(向右调)小幅度旋转联轴器，向左(向右)偏值越大，旋转联轴器的角度越大。
4、重新旋紧联轴器的螺钉，上电开机，观察显示屏状态栏提示信息，如果状态栏提示已居中(目前约定距边沿1与距边沿2差值绝对值小于100内表示居中)，见图4，说明调节完毕，否则需要重新进行步骤2或者步骤3的操作。
请参阅图6，为本发明具体实施方式的用于可调滤波器传动和控制***的零点定位方法的具体步骤流程图，具体如下：
1、***上电开机，驱动步进电机沿一个方向连续转动；
2、根据光电门输出信号，判断是否进入光栅透光区域(设置透光区光电门输出信号为高电平，例如1，非透光区光电门输出信号为低电平，例如0)；
3、当进入光栅透光区时，判断光电编码器输出信号是否为0000；
4、当光电编码器输出信号为0000时，停止驱动步进电机转动，记录该位置为主轴基准零点位置，并停止在零点位置上；
5、收到频率指令，控制器调出该频率对应的角度编码值(目标位置)；
6、控制步进电机转动，并比较目标位置与零点位置，当差值为0000时，表示主轴已转动到频率对应的位置，停止驱动电机。
请参阅图7，为本发明具体实施方式的用于可调滤波器传动和控制***的结构示意图，具体如下：
一种用于可调滤波器传动和控制***，包括编码器、联轴器、电机、减速器和控制器；所述编码器通过联轴器与电机相连接，所述电机与减速器相连接，设有一主轴，所述主轴的一端与减速器相连接，所述主轴的另一端与滤波器相连接，在所述主轴上设有光栅，所述光栅与主轴同轴，所述光栅包括透光区和非透光区，设有一光电门，所述光电门与光栅具有固定的相对位置；所述编码器和光电门与控制器电连接，所述控制器与电机电连接；当光栅随主轴转动的过程中，光电门感应到透光区时，光电门输出信号第一预设电平，光电门感应到非透光区时，光电门输出信号第二预设电平。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：***上电后，控制器执行初始化过程，所述初始化过程主要进行判断是否检测到零点位置和是否定位在零点位置，通过断电、调节联轴器角位和重新上电等步骤进行初始化调零过程。通过以上步骤，可使整个***处于初始状态，即零点位置。若没有将零点调节至光栅透光区中心的操作，意味着没有控制零点位置，使得零点坐落位置随机，容易出现零点失踪的故障，通过控制零点坐落位置，确保初始零点位置稳定可靠。
进一步的，如图8所示，所述光栅为圆环状，所述光栅的透光区为扇形圆环状，所述透光区的圆心角度小于第一角度，所述第一角度为360°除以所述减速器的谐波减速比的商值。
由上述描述可知，电机在光栅透光区内，转动圈数应小于1，因编码器与电机1:1联动，那么编码器在光栅透光区内最多出现1次编码器零位，若光栅透光区采用矩形区(见图9)，编码器在光栅透光区内可能会出现2次编码器零位，即主轴基准零点角位有两个，造成频点固定角度偏移现象。本发明具体实施方式光栅开口形状采用扇形，能完全避免零点角位偏移现象。
进一步的，所述控制器包括CPU和驱动电路；所述CPU，用于存储与频率对应的角度编码值；所述驱动电路，用于驱动电机转动。
进一步的，所述CPU，用于根据光电门和编码器的输出信号进行判断零点位置。
进一步的，所述第一预设电平为高电平，所述第二预设电平为低电平。
所述零点位置的判断方法为：零点位置设置在光栅的透光区，因此在对零点位置时需判断是否进入光栅透光区，判断过程是根据设置光栅的透光区与非透光区为不同电平，再根据检测到的电平情况来判断是否进入透光区。设置所述第一预设电平为高电平，所述第二预设电平为低电平，是为了判断是否进入光栅透光区。
综上所述，本发明提供的一种用于可调滤波器传动和控制***及其零点调节方法，***上电后，控制器执行初始化过程，所述初始化过程主要进行判断是否检测到零点位置和是否定位在零点位置，通过断电、调节联轴器角位和重新上电等步骤进行初始化调零过程。通过以上步骤，可使整个***处于初始状态，即零点位置。若没有将零点调节至光栅透光区中心的操作，意味着没有控制零点位置，使得零点坐落位置随机，容易出现零点失踪的故障，通过控制零点坐落位置，确保初始零点位置稳定可靠。通过判断是否进入光栅透光区以及进入光栅透光区时，判断光电编码器输出信号是否为0000，来确定主轴基准零点位置，当停止驱动电机转动时，记录当前位置为主轴基准零点位置，并停止在零点位置上。当接收到频率指令时，可根据光电编码器进行角位计算，并驱动电机转动，实现高精确度的定位。光栅开口形状采用扇形，能完全避免零点角位偏移现象。
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同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于可调滤波器传动和控制***的零点调节方法，其特征在于，包括：
S100、***上电，控制器执行初始化过程，所述初始化过程为检测零点位置，并定位在零点位置；所述零点位置为光栅透光区居中位置；
S200、判断步骤S100的初始化过程是否检测到零点位置，若否，则进入步骤S300；若是，则进入步骤S400；
S300、***断电，调节联轴器角位，返回步骤S100；
S400、判断步骤S100的初始化过程是否定位在零点位置，若否，则进入步骤S500；若是，则进入步骤S600；
S500、***断电，根据控制器指示调节联轴器角位，返回步骤S100；
S600、控制器初始化定位完成。
2.根据权利要求1所述的用于可调滤波器传动和控制***的零点调节方法，其特征在于，所述步骤S400具体为：若第一位置与第一边沿的距离值为A，第一位置与第二边沿的距离值为B，当A与B进行相减的绝对值小于预设阀值时，则进入步骤S600；所述第一位置为当前位置，所述第一边沿与第二边沿为光栅透光区与非透光区的边沿线。
3.根据权利要求1所述的用于可调滤波器传动和控制***的零点调节方法，其特征在于，还包括控制器初始化定位完成后，***上电时定位零点位置过程，具体步骤如下：
S700、控制器上电驱动电机转动；
S800、根据光电门输出信号，判断是否进入光栅透光区，若否，则进入步骤S700；若是，则进入步骤S900；
S900、当进入光栅透光区时，判断光电编码器输出信号是否为0000，若否，则返回步骤S700；若是，则进入步骤S1000；
S1000、停止驱动电机转动，记录当前位置为主轴基准零点位置，完成定位零点位置。
4.根据权利要求3所述的用于可调滤波器传动和控制***的零点调节方法，其特征在于，还包括步骤：
S1100、判断是否接收到频率指令，若是，则进入步骤1200；若否，则电机不转动；
S1200、所述控制器根据所述指令得出该频率对应的角度编码值，根据所述的角度编码值对应的目标位置，驱动电机转动，若到达目标位置，则停止驱动步进电机转动，若未到达目标位置，则继续驱动电机转动。
5.一种用于可调滤波器传动和控制***，其特征在于，包括编码器、联轴器、电机、减速器和控制器；所述编码器通过联轴器与电机相连接，所述电机与减速器相连接，设有一主轴，所述主轴的一端与减速器相连接，所述主轴的另一端与滤波器相连接，在所述主轴上设有光栅，所述光栅与主轴同轴，所述光栅包括透光区和非透光区，设有一光电门，所述光电门与光栅具有固定的相对位置；所述编码器和光电门与控制器电连接，所述控制器与电机电连接；当光栅随主轴转动的过程中，光电门感应到透光区时，光电门输出信号第一预设电平，光电门感应到非透光区时，光电门输出信号第二预设电平。
6.根据权利要求5所述的用于可调滤波器传动和控制***，其特征在于，所述光栅为圆环状，所述光栅的透光区为扇形圆环状，所述透光区的圆心角度小于第一角度，所述第一角度为360°除以所述减速器的谐波减速比的商值。
7.根据权利要求5所述的用于可调滤波器传动和控制***，其特征在于，所述控制器包括CPU和驱动电路；所述CPU，用于存储与频率对应的角度编码值；所述驱动电路，用于驱动电机转动。
8.根据权利要求7所述的用于可调滤波器传动和控制***，其特征在于，所述CPU，用于根据光电门和编码器的输出信号进行判断零点位置。
9.根据权利要求5所述的用于可调滤波器传动和控制***，其特征在于，所述第一预设电平为高电平，所述第二预设电平为低电平。
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