CN112317332B - 一种包裹摆轮分拣模块的伺服驱动控制***及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包裹摆轮分拣模块的伺服驱动控制***及控制方法，包括上位机、相互串联的主驱动器和从驱动器、分别对应主驱动器和从驱动器设置的归零传感器以及检测传感器。包裹摆轮分拣模块的伺服驱动控制***使用时上位机发送分拣任务给主驱动器，主驱动器进行任务调配并发送给从驱动器，执行分拣任务时，利用伺服电机内置的光电编码器构成伺服电机闭环驱动，采用位置控制模式执行转动。分拣任务执行完毕后，主驱动器和从驱动器分别控制伺服电机反方向运动，同时检测归零传感器，归零信号发出伺服电机停止运动。本发明中的伺服驱动控制***时效性高且摆轮转动位置准确度高，能够顺畅完成包裹的分拣任务。

Description

一种包裹摆轮分拣模块的伺服驱动控制***及控制方法

技术领域

本发明涉及一种包裹摆轮分拣模块的伺服驱动控制***及控制方法，属于物流智能分拣技术领域。

背景技术

分拣装置是按照预先设定的计算机指令对物品进行分拣，并将分拣出的物品送达到制定位置，随着激光扫描、条码及计算机控制技术的发展，自动分拣装置在物流中的使用日益普遍，智能分拣技术也在不断提高。目前，客户为了单时利用率，最大化节约成本，将人工拉包下料改成摆轮分拣下料方式，同时要求摆轮在复杂的环境下实现稳定、高效、精准作业。传统的摆轮分拣模块是用PLC或嵌入式板卡控制通用伺服驱动器，电控与驱动分体式设计，发送脉冲频率驱动伺服电机转动，在发送脉冲过程中会存在线路丢脉冲，发送脉冲数与驱动器实际接收到的脉冲数不一致等问题。获取不到电机运行的实际状态，无法准确获取摆轮转动的位置信息，导致整个智能分拣***的协调、调度复杂化，这都将极大的影响包裹分拣的时效性、准确性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供了一种包裹摆轮分拣模块的伺服驱动控制***。

本发明采用如下技术方案：一种包裹摆轮分拣模块的伺服驱动控制***，包括

上位机，将采集到的包裹参数及分拣口的信息发送给驱动器；

驱动器包括主驱动器16和从驱动器17，所述主驱动器和从驱动器采用串联，

主驱动器接收到上位机的分拣指令后将数据转换成执行目标脉冲驱动第一伺服电机转动数，并将分拣任务传递给从驱动器，使摆轮转动包裹沿弧线平缓下料；

从驱动器接收主驱动器的分拣任务后驱动第二伺服电机转动使摆轮转动；

归零传感器，分别对应主驱动器和从驱动器设置，归零传感器能够上传触发信号使主驱动器及从驱动器停止动作；

检测传感器，用于检测判断是否有包裹下到分拣口并将信号回传给主驱动器和从驱动器。

进一步的，所述第一伺服电机上安装有第一光电编码器，所述主驱动器和第一伺服电机、第一光电编码器构成闭环驱动。

进一步的，所述第二伺服电机上安装有第二光电编码器，所述从驱动器和第二伺服电机、第二光电编码器构成闭环驱动。

包裹摆轮分拣模块的伺服驱动控制***的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1主驱动器接收上位机的分拣任务，提取上位机发送的数据内容并计算出主驱动器和从驱动器的执行时机及调整角度；

S2主驱动器时机一到，自动调用存储的角度值，计算出总脉冲数，触发位置模式控制，驱动第一伺服电机转动；

从驱动器时机一到，主驱动器将总的脉冲数发送给从驱动器，从驱动器接收到脉冲数触发位置模式控制，第二伺服电机转动相应脉冲数；

S3当主驱动器、从驱动器分别启动第一伺服电机和第二伺服电机转动后，若检测到对应的归零传感器触发信号一直存在则表示第一伺服电机和第二伺服电机未转动，提示上位机异常报警；

S4第一伺服电机和第二伺服电机驱动摆轮摆动到位后，保持位置不变，待包裹下到分拣口，检测传感器则用于判断是否有包裹下到分拣口，当检测传感器感应到被遮挡，则回传触发信号给主驱动器，主驱动器检测到触发信号后驱动第一伺服电机向反方向运动，同时主驱动器控制从驱动器驱动第二伺服电机往相反方向运动；

S5当主驱动器和从驱动器检测到归零传感器的触发信号后即停止驱动第一伺服电机和第二伺服电机的反向运动，结束分拣任务，等待下一个分拣任务。

进一步的，所述主驱动器和从驱动器的联动节奏由包裹的长度控制，包裹头部到达摆轮边缘，主驱动器驱动第一伺服电机转动，包裹沿弧线前行到达从驱动器控制区域，从驱动器驱动第二伺服电机转动，包裹尾端离开从驱动器控制区域边缘后并检测到包裹下料到分拣口后，主驱动器控制第一伺服电机反向运动，从驱动器控制第二伺服电机反向运动，执行归零动作。

本发明的有益效果：(1)本发明的控制***中由上位机直接与驱动器通信下发分拣任务，减了控制环节；

(2)伺服电机中集成光电编码器，与伺服电机构成闭环驱动，外置归零传感器作为轮摆分拣任务的起点和终点，使摆轮分拣模式为闭环控制，分拣动作更顺畅准确；

(3)驱动器之间设置主从模式，根据包裹运行轨迹把控主驱动器和从驱动器的摆动时机，使包裹沿弧线平缓下料，摆轮摆动到位后，通过检测传感器判断包裹是否正常执行分拣，自动化程度高。

附图说明

图1是本发明中伺服驱动控制***的硬件平台主控板的结构示意图。

图2是本发明中伺服驱动控制***的硬件平台功率板的结构示意图。

图3是本发明中上位机与伺服驱动控制***的连接示意图。

附图说明：1-主控板、2-主控芯片DSP、3-数据存储器、4-主控板与功率板对接插件口、5-光电传感器接口、6-控制信号接口、7-485接口、8-功率板与控制板对插件口、9-供电、相线、制动电阻排插接口、10-功率板、11-电流采集模块、12-PWM功率驱动模块、13-第一伺服电机、14-第二伺服电机、15-上位机、16-主驱动器、17-从驱动器、18-归零传感器、19-第一光电编码器、20-第二光电编码器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明中的包裹摆轮分拣***的伺服控制***包括上位机15、伺服驱动一体机、归零传感器18、第一伺服电机13、第二伺服电机14、检测传感器。伺服驱动一体机是指主驱动器和从驱动器，主驱动器16和从驱动器17分别由主控板1和功率板10组成。

所述主控板1包括主控芯片DSP2、数据存储器3、主控板和功率板接插件4、光电传感器接口5、控制信号接口6、485接口7。

所述功率板10包括功率板与主控板接插件8、供电、相线、制动电阻接口9、电流采集模块11、PWM功率驱动模块12和电源模块。

包裹摆轮分拣***的伺服控制***的控制方法如下：

S1主驱动器16通过主控板上的485接口接收上位机15的分拣任务，主驱动器16提取上位机15发送的数据内容，根据数据内容计算出主驱动器16和从驱动器17的执行时机，整个包裹摆轮的摆动时机由主驱动器16控制；

S2主驱动器16时机一到主驱动器16内部自动调用数据存储器3中存储的角度值，计算出对应的总脉冲数，触发位置模式控制驱动第一伺服电机13转动；从驱动器17时机一到，主驱动器16通过485接口将总的脉冲数发送给从驱动器17，从驱动器17接收到脉冲数开启位置模式，驱动第二伺服电机14转动相应的脉冲数；

S3检测主驱动器16和从驱动器17对应的归零传感器18是否有触发信号，未收到归零传感器的信号则表示第一伺服电机13和第二伺服电机14正常转动，显示正常，如果主驱动器16、从驱动器驱动17第一伺服电机13和第二伺服电机14转动，归零传感器18触发信号一直存在则表示伺服电机未启动，提示上位机15异常报警；

S4当包裹的头部到达摆轮的边缘，主驱动器16驱动第一伺服电机13转动，摆轮摆动，包裹开始转动方向沿弧线前进，当包裹头部到达从驱动器17控制区域边缘，从驱动器17驱动第二伺服电机14转动，包裹继续沿弧线运动，当包裹尾端离开从驱动器17控制区域后，摆轮也摆到相应位置后保持位置不变，等待包裹顺利下到分拣口，检测传感器感应到被遮挡后，将回传触发信号给主驱动器16，主驱动器16接收到触发信号后驱动第一伺服电机13向相反方向运动，同时通过485接口控制从驱动器17驱动第二伺服电机14向相反方向运动，并保持回转速度和执行速度一致；

S5实时监测归零传感器状态信息，当主驱动器16和从驱动器17分别监测到归零传感器的触发信号后停止驱动第一伺服电机13和第二伺服电机14，结束分拣任务，等待下一次分拣任务。

整个摆轮模组的位置闭环驱动是由主驱动器16、第一伺服电机13、从驱动器17、第二伺服电机14、检测器以及分别对应的归零传感器18构成，主驱动器16接收到分拣指令转换成驱动器的执行目标脉冲数，采集第一光电编码器19的脉冲值与目标脉冲数构成位置驱动，计算出速度值，与第一光电编码器19内置的速度传感器构成速度内环驱动，通过PID算法计算出电流值与主驱动器内置的电流采集模块构成电流环驱动输出到功率模块，驱动对应的第一伺服电机13转动。

从驱动器控制第二伺服电机转动原理同上。从驱动器17接收到分拣指令，采集第二光电编码器20的脉冲值与目标脉冲数构成位置驱动，计算出速度值，与第二光电编码器19内置的速度传感器构成速度内环驱动，通过PID算法计算出电流值与从驱动器内置的电流采集模块构成电流环驱动输出到功率模块，驱动对应的第二伺服电机14转动。

Claims (5)

1.一种包裹摆轮分拣模块的伺服驱动控制***，其特征在于：包括

上位机（15），将采集到的包裹参数及分拣口的信息发送给驱动器；

驱动器包括主驱动器（16）和从驱动器（17），所述主驱动器（16）和从驱动器（17）采用串联，

主驱动器（16）接收到上位机（15）的分拣指令后将数据转换成执行目标脉冲数并驱动第一伺服电机（13）转动，并将分拣任务传递给从驱动器（17），从驱动器（17）接收主驱动器（16）的分拣任务后驱动第二伺服电机（14）转动使摆轮转动，第一伺服电机及第二伺服电机分别驱动对应的摆轮转动，使包裹沿弧线平缓下料；

归零传感器（18），分别对应主驱动器（16）和从驱动器（17）设置，归零传感器（18）能够上传触发信号使主驱动器（16）及从驱动器（17）停止动作；

检测传感器，用于检测判断是否有包裹下到分拣口并将信号回传给主驱动器（16）和从驱动器（17）。

2.如权利要求1所述的包裹摆轮分拣模块的伺服驱动控制***，其特征在于：所述第一伺服电机（13）上安装有第一光电编码器（19），所述主驱动器（16）和第一伺服电机（13）、第一光电编码器（19）构成闭环驱动。

3.如权利要求1所述的包裹摆轮分拣模块的伺服驱动控制***，其特征在于：所述第二伺服电机（14）上安装有第二光电编码器（20），所述从驱动器（17）和第二伺服电机（14）、第二光电编码器（20）构成闭环驱动。

4.权利要求1所述的包裹摆轮分拣模块的伺服驱动控制***的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1主驱动器（16）接收上位机（15）的分拣任务，提取上位机（15）发送的数据内容并计算出主驱动器（16）和从驱动器（17）的执行时机及调整角度；

S2主驱动器（16）时机一到，自动调用存储的角度值，计算出总脉冲数，触发位置模式控制，驱动第一伺服电机（13）转动；

从驱动器（17）时机一到，主驱动器（16）将总的脉冲数发送给从驱动器（17），从驱动器（17）接收到脉冲数触发位置模式控制，第二伺服电机（14）转动相应脉冲数；

S3当主驱动器（16）、从驱动器（17）分别启动第一伺服电机（13）和第二伺服电机（14）转动后，若检测到对应的归零传感器（18）触发信号一直存在则表示第一伺服电机（13）和第二伺服电机（14）未转动，提示上位机（15）异常报警；

S4第一伺服电机（13）和第二伺服电机（14）驱动摆轮摆动到位后，保持位置不变，待包裹下到分拣口，检测传感器则用于判断是否有包裹下到分拣口，当检测传感器感应到被遮挡，则回传触发信号给主驱动器（16），主驱动器（16）检测到触发信号后驱动第一伺服电机（13）向反方向运动，同时主驱动器（16）控制从驱动器（17）驱动第二伺服电机（14）往相反方向运动；

S5当主驱动器（16）和从驱动器（17）检测到归零传感器的触发信号后即停止驱动第一伺服电机（13）和第二伺服电机（14）的反向运动，结束分拣任务，等待下一个分拣任务。

5.如权利要求4所述的包裹摆轮分拣模块的伺服驱动控制***的控制方法，其特征在于：所述主驱动器（16）和从驱动器（17）的联动节奏由包裹的长度控制，包裹头部到达摆轮边缘，主驱动器（16）驱动第一伺服电机（13）转动，包裹沿弧线前行到达从驱动器（17）控制区域，从驱动器（17）驱动第二伺服电机（14）转动，包裹尾端离开从驱动器（17）控制区域边缘后并检测到包裹下料到分拣口后，主驱动器（16）控制第一伺服电机（13）反向运动，从驱动器（17）控制第二伺服电机（14）反向运动，执行归零动作。

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