CN110687913A - 一种位置测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种位置测量装置，包括位置读码器，所述的位置读码器内设有控制模块，所述的位置读码器与被测对象进行数据通信，控制被测对象行走。本发明由于位置读码器具有控制功能，不用先将位置信息传送到上位机，再由上位机控制被测对象，使得被测对象反应速度更快，行走更加平稳，被控制的精度更高。对于快速移动对象的控制，优势明显。本发明由于上位机将控制功能下放到位置读码器，使得上位机与位置读码器之间的通信量大大减轻。在通信线上增加位置读码器的数量，不用顾虑上位机通信所用的轮询的时间了。本发明在设计***时，取消了上位机与仓储运货车之间的控制线，节约了建设成本。
Description
技术领域
本发明属于自动控制领域，尤其是涉及一种位置测量装置。
背景技术
现有的毫米级位置读码器只是将测量的位置数据发送给上位机，再由上位机运算后控制被控对象。这样的位置读码器只是一个测量设备，它须配合上位机才能完成对于被测对象的测量与控制，使用受限，功能单一，不利于快速移动对象的控制。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种位置测量装置，能够精确的对物体的移动和搬运物料进行定位。并且具有对被测对象的控制功能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种位置测量装置，包括位置读码器，所述的位置读码器内设有控制模块，所述的位置读码器与被测对象进行数据通信，控制被测对象行走。
本发明的另一目的在于提出一种位置测量控制***，具体方案是专业实现的：
一种位置测量控制***，包括上述位置读码器，以及上位机，位置读码器设置在安装在被测对象上，与被测对象行走电机的控制端相连接。
进一步的，所述控制模块的控制流程如下：
S1:位置读码器收到上位机通知控制被控对象到某个工位；
S2:位置读码器计算出目标工位到自己当前位置的距离Dt，位置读码器根据当前被控对象所在位置与目标工位的距离，选择所对应行走速度，启动向目标工位行走；
S3:在被测对象向目标工位行走的过程中，位置读码器继续不断地测出自己当前的位置码，不断地计算Dt，当被控对象当前位置与目标工位的距离到达减速距离后，位置读码器会将控制对象以设定的速度降速走向目标位；
S4：当被控对象到达目标工位后，位置读码器控制被控对象停止行走，并通知上位机。
进一步的，所述S2中，Dt越大位置读码器启动被控对象行走的速度越快。
进一步的，所述S3中，走向目标工位的被控对象行走的速度越快，位置读码器控制被控对象的减速距离就越长。
进一步的，位置读码器内还设置配置模块，包括对位置读码器由短到长设置8个加速距离、8个减速距离、以及128个工位的位置码。
相对于现有技术，本发明所述的一种位置测量装置具有以下优势：
(1)由于位置读码器具有控制功能，不用先将位置信息传送到上位机，再由上位机控制被测对象，使得被测对象反应速度更快，行走更加平稳，被控制的精度更高。对于快速移动对象的控制，优势明显。
(2)由于上位机将控制功能下放到位置读码器，使得上位机与位置读码器之间的通信量大大减轻。在通信线上增加位置读码器的数量，不用顾虑上位机通信所用的轮询的时间了。
(3)在设计***时，取消了上位机与仓储运货车之间的控制线，节约了建设成本。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是用普通位置读码器构成的被测对象测控***图；
图2是具有控制功能位置读码器构成的被测对象测控***图；
图3是位置读码器控制被控对象原理框图；
图4是为位置读码器控制功能配置的接口电路。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
普通的位置读码器只是一个测量设备，在现场作为上位机提供所控制对象的当前位置，再由上位机控制移动对象。这样的***见图1，
在图1中被控对象为仓储货运车，每台仓储货运车上安装1个位置读码器，在仓储货运车在行走的路线上安装有编码尺。
仓储货运车在行走时，位置读码器通过读取编码尺，得到当前仓储货运车的位置。并将这个位置码通过RS485通信发送到上位机。
上位机是主站，用轮询的方式读取各位置读码器的位置信息。按通信协议,上位机先发1个字节的请求命令，位置读码器收到命令后回答6个字节的位置信息。上位机得到了位置读码器发来的位置信息后判断控制仓储货运车的行走。
假如通信速率为19200波特，则位置读码器与上位机的每次传输信息的时间为1/19200*11*(1+6)＝4毫秒。如果在通信线上接有多个位置读码器，则上位机轮询位各置读码器的时间就要成倍的增加。这种现象对于快速移动对象的控制是不利的。
本发明的位置读码器除了测量物体的位置之外，该位置读码器还增加了对被测对象的控制功能。***如图2所示，控制功能的程序框图见图3(位置读码器是带有控制被测对象的程序的)
位置读码器控制被测对象的程序流程详细说明如下：
1、位置读码器收到上位机通知控制被控对象到某个工位
2、位置读码器计算出目标工位到自己当前位置的距离Dt
Dt＝目标工位位置码–自己当前的位置码
如果Dt<“加速距离0”时，位置读码器会以速度0启动被控对象行走；
如果Dt>＝“加速距离0”且Dt<“加速距离1”时，位置读码器会以速度1启动被控对象行走；
如果Dt>＝“加速距离1”且Dt<“加速距离2”时，位置读码器会以速度2启动被控对象行走；
……
……
……
如果Dt>＝“加速距离5”且DT<“加速距离6”时，位置读码器会以速度6启动被控对象行走；
如果Dt>＝“加速距离6”时，位置读码器会以速度7启动被控对象行走；
即：Dt越大位置读码器启动被控对象行走的速度越快。
3、在被测对象向目标工位行走的过程中，位置读码器在继续不断地测出自己当前的位置码，不断地计算Dt，
如果被控对象以速度0走向目标工位，且Dt<＝“减速距离0”，位置读码器会继续以速度0控制被控对象行走；
如果被控对象以速度1走向目标工位，且Dt<＝“减速距离1”，位置读码器会以速度0控制被控对象降速行走；
如果被控对象以速度2走向目标工位，且Dt<＝“减速距离2”，位置读码器会以速度0控制被控对象降速行走；
……
……
……
如果被控对象以速度6走向目标工位，且Dt<＝“减速距离6”，位置读码器会以速度0控制被控对象降速行走；
如果被控对象以速度7走向目标工位，且Dt<＝“减速距离7”，位置读码器会以速度0控制被控对象降速行走；
即：走向目标工位的被控对象行走的速度越快，位置读码器控制被控对象的减速距离就越长。
需要说明的是，速度0，不是没有速度，而是8种速度中最慢的速度。也可以称为对位速度。被控对象以这种速度到达目标工位，位置读码器控制被控对象制动时，被控对象的定位误差最小，振动也最小。
因此在安装被控对象测控***时，要进行以下参数的调试及设置
1、设置“加速距离”
当位置读码器收到启动被控对象行走命令后，可以以8种不同的速度启动被控对象行走，具体用哪种速度，是由位置读码器收到该命令时被控对象与目标工位之间的距离决定。距离越长，位置读码器使用的启动速度越高。
需要对位置读码器由短到长设置8个加速距离。分别为加速距离0，加速距离1，......，加速距离6，加速距离7。
2、设置“减速距离”
当被控对象以某种速度运行接近到目标工位时，会将运行速度降为速度0，以便位置读码器能准确对正目标工位。从被控对象开始降速的位置到目标工位之间的距离，称为减速距离。被控对象运行的速度越高，则需要的减速距离越长。
需要对位置读码器由短到长设置8个减速距离。分别为减速距离0，减速距离1，......，减速距离6，减速距离7。
需要说明的是速度0不代表停止，这也是一种速度，只不过是8种速度中最慢的速度。随着速度代号的增大，控制电机的行走速度越快。被控对象以速度0的速度到达目标工位，位置读码器控制被控对象制动时，被控对象的定位误差最小，振动也最小。
3、设置“工位位置码”
这个命令可以设置128个工位的位置值。工位号为0号–127号及各个工位号工位所对应的位置码。
在正常生产时，当上位机将目标工位号发送到位置读码器。位置读码器会根据当前被控对象所在位置与目标工位的距离，选择所对应行走速度，(见上设置“加速距离”中所述)启动向目标工位行走。当被控对象当前位置与目标工位的距离到达减速距离后(见上设置“减速距离”中所述)，位置读码器会将控制对象以速度0的速度走向目标位。当被控对象到达目标工位后，位置读码器控制被控对象停止行走，并通知上位机。
本发明还为位置编码器的控制功能配置接口电路，如图4所示，它将位置读码器中MCU的控制信号与被测对象行走电机的控制端相连接连接。
从图中可以看出位置读码器为了控制被测对象行走电机，位置读码器的MCU需要输出5个信号
1、M.Forword(MCU的PC3脚)电机正向行走信号
2、M.Backword(MCU的PC4脚)电机反向行走信号
3、M.Speed0,M.Speed1,M.Speed2(MCU的PC0脚，MCU的PC1脚，MCU的PC2脚)
行走速度信号
M.Speed0,M.Speed1,M.Speed2分别为000时为速度0信号
M.Speed0,M.Speed1,M.Speed2分别为001时为速度1信号
M.Speed0,M.Speed1,M.Speed2分别为010时为速度2信号
M.Speed0,M.Speed1,M.Speed2分别为011时为速度3信号
M.Speed0,M.Speed1,M.Speed2分别为100时为速度4信号
M.Speed0,M.Speed1,M.Speed2分别为101时为速度5信号
M.Speed0,M.Speed1,M.Speed2分别为110时为速度6信号
M.Speed0,M.Speed1,M.Speed2分别为111时为速度7信号
M.Forword电机正向行走信号,经三极管QKO3.1驱动继电器KO3的触点闭合控制行走电机正向行走。(这个信号接在位置读码器CON-Man-Out连接器的2脚，取名Forward)
M.Backword电机反向行走信号，经三极管QKO4.1驱动继电器KO4的触点闭合控制行走电机反向行走。(这个信号接在位置读码器CON-Man-Out连接器的3脚，取名Backward)
M.Speed0,M.Speed1,M.Speed2,3个速度信号，可以组合成8种速度信号，经三极管QKO0.1、QKO1.1、QKO2.1驱动继电器KO0、KO1、KO2的触点闭合或断开控制行走电机的8种行走速度。(这个信号接在位置读码器CON-Man-Out连接器的6、5、4脚，分别取名Speed0、Speed1、Speed2)
行车行走用的是三相异步交流电动机。用变频器来控制。变频器的控制端子排上有：
CM为控制信号的公共端。
控制电机正传STF端子，控制电机反转STR端子，有控制电机转速高RH端子、转速中RM端子、转速低RL端子。
SD为控制信号的公共端。
在现场安装***施工中可分别：
将CON-Man-Out连接器的2脚与变频器的控制端子排上的STF端连接；
将CON-Man-Out连接器的3脚与变频器的控制端子排上的STR端连接；
将CON-Man-Out连接器的4脚与变频器的控制端子排上的RL端连接；
将CON-Man-Out连接器的5脚与变频器的控制端子排上的RM端连接；
将CON-Man-Out连接器的6脚与变频器的控制端子排上的RH端连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种位置测量装置，其特征在于：包括位置读码器，所述的位置读码器内设有控制模块，所述的位置读码器与被测对象进行数据通信，控制被测对象行走。
2.一种位置测量控制***，其特征在于：包括上述位置读码器，以及上位机，位置读码器设置在安装在被测对象上，与被测对象行走电机的控制端相连接。
3.根据权利要求2所述的一种位置测量***，其特征在于：所述控制模块的控制流程如下：
S1:位置读码器收到上位机通知控制被控对象到某个工位；
S2:位置读码器计算出目标工位到自己当前位置的距离Dt，位置读码器根据当前被控对象所在位置与目标工位的距离，选择所对应行走速度，启动向目标工位行走；
S3:在被测对象向目标工位行走的过程中，位置读码器继续不断地测出自己当前的位置码，不断地计算Dt，当被控对象当前位置与目标工位的距离到达减速距离后，位置读码器会将控制对象以设定的速度降速走向目标位；
S4：当被控对象到达目标工位后，位置读码器控制被控对象停止行走，并通知上位机。
4.根据权利要求3所述的一种位置测量***，其特征在于：所述S2中，Dt越大位置读码器启动被控对象行走的速度越快。
5.根据权利要求3所述的一种位置测量***，其特征在于：所述S3中，走向目标工位的被控对象行走的速度越快，位置读码器控制被控对象的减速距离就越长。
6.根据权利要求3所述的一种位置测量***，其特征在于：位置读码器内还设置配置模块，包括对位置读码器由短到长设置8个加速距离、8个减速距离、以及128个工位的位置码。
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