CN114322900A - 一种基于伺服电机的尺寸测量方法及*** - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种基于伺服电机的尺寸测量方法及***，属于尺寸测量的技术领域，其方法包括：在对伺服电机示教起始运行位之后，控制伺服电机驱动传动组件，使传动组件带动测量夹具向待测物体移动；当检测到测量夹具移动到与待测物体的两端均接触时，控制伺服电机停止驱动传动组件，使测量夹具停止移动；基于伺服电机额定参数计算测量夹具的移动距离；根据预先示教的伺服电机的基准位、所述起始运行位和所述移动距离，计算待测物体的尺寸。本申请具有提高测量待测物体的准确性的效果。
Description
技术领域
本申请涉及尺寸测量的技术领域，尤其是涉及一种基于伺服电机的尺寸测量方法及***。
背景技术
随着工业产品加工行业的不断发展，对工业加工生产的产品质量要求越来越高。
目前，工业加工产品的外形尺寸是工业加工产品质量检测的重要指标，而工业加工产品的外形尺寸一般是由工作人员通过目视、卡尺、直尺、卷尺等方式进行检测，再由工作人员对不合格产品进行统计，在人工对工业加工产品进行测量时，测量不够准确。
发明内容
为了提高测量待测物体尺寸的准确性，本申请提供了一种基于伺服电机的尺寸测量方法及***。
第一方面，本申请提供一种基于伺服电机的尺寸测量方法，采用如下的技术方案：
一种基于伺服电机的尺寸测量方法，包括：
在对伺服电机示教起始运行位之后，控制伺服电机驱动传动组件，使传动组件带动测量夹具向待测物体移动；
当检测到测量夹具移动到与待测物体的两端均接触时，控制伺服电机停止驱动传动组件，使测量夹具停止移动；
基于伺服电机额定参数计算测量夹具的移动距离；
根据预先示教的伺服电机的基准位、所述起始运行位和所述移动距离，计算待测物体的尺寸。
通过采用上述技术方案，伺服电机带动测量夹具夹紧待测物体，然后根据伺服电机的额定参数计算测量夹具的移动距离，最后根据测量夹具的移动距离和伺服电机起始运行位以及基准位计算待测物体的尺寸，相较于人工测量，利用伺服电机对测量夹具的移动距离进行测量更加准确，从而使测量的待测物体尺寸更加准确。
可选的，在所述控制伺服电机驱动传动组件转动之前，还包括：
基于待测物体的材料属性和/或测量时间设置伺服电机的运行参数；
根据伺服电机的运行参数控制伺服电机运行；
其中，所述待测物体的材料属性包括待测物体的硬度、材质以及种类；所述伺服电机的运行参数包括伺服电机的转速和输出转矩。
通过采用上述技术方案，工作人员针对不同的待测物体可以设置不同的电机运行参数，使伺服电机在测量的过程中更好的驱动传动组件，从而减小单个待测物体的测量时间，加快测量效率。
可选的，在所述控制伺服电机驱动传动组件转动之前，还包括：
基于预设的材料属性与运行参数对照表设置所述伺服电机的运行参数；
其中，所述材料属性与运行参数对照表基于待测物体的材料属性和相对应的伺服电机的运行参数建立。
通过采用上述技术方案，在对待测物体进行测量时，可以根据待测物体的材料属性，调取材料属性与运行参数对照表内与待测物体材料属性相对应的伺服电机的运行参数，实现自动设置伺服电机的运行参数，更加方便快捷。
可选的，所述检测到测量夹具移动到与待测物体的两端接触的条件为：当前时刻伺服电机的输出转矩等于伺服电机预设的输出转矩和/或当前时刻伺服电机的转速为零。
通过采用上述技术方案，伺服电机在驱动传动组件转动的过程中，伺服电机按照预设转速运行，使测量夹具的移动速度保持恒定，当测量夹具未夹紧待测物体时，伺服电机当前时刻的输出转矩小于伺服电机预设的输出转矩，当测量夹具夹紧待测物体时，伺服电机的输出转矩会自动上升，直至伺服电机当前时刻的输出转矩等于伺服电机预设的输出转矩，此时伺服电机的转速等于零，则表示夹紧组件已夹紧待测物体。
可选的，所述计算测量夹具的移动距离包括：
根据传动组件的传动方式确定测量夹具的移动距离的计算公式，根据相应的计算公式计算所述测量夹具的移动距离。
通过采用上述技术方案，由于传动组件的传动方式不同，故测量夹具的移动距离的计算方式也有所不同，在确定传动方式之后，计算测量夹具的移动距离，更加准确。
可选的，若所述传动方式为丝杠传动，则所述测量夹具的移动距离的计算公式为：
其中，ΦA为测量夹具的移动距离，Pr为伺服电机运行的反馈圈数，Re为伺服电机编码器的分辨率，Pa为伺服电机运行单圈内值，Lh为丝杠螺距。
可选的，若所述传动方式为皮带轮传动，则所述测量夹具的移动距离的计算公式为：
其中，ΦA为测量夹具的移动距离，Pr为伺服电机运行的反馈圈数，Re为伺服编码器的分辨率，Pa为伺服电机运行单圈内值，π*D为皮带轮的周长基于皮带轮周长和丝杠螺距计算测量夹具的移动距离，由于在生产丝杠和皮带轮时，丝杠螺距和皮带轮周长稳定不变，所以在计算测量夹具的移动距离时，通过丝杠螺距或皮带轮周长计算测量夹具的移动距离更加准确。
可选的，在所述根据预先示教的伺服电机的基准位、所述起始运行位和所述移动距离，计算待测物体的尺寸之后，还包括：
基于预设的待测物体的尺寸参数和计算的待测物体的尺寸确定待测物体是否合格；
其中，所述预设的待测物体的尺寸参数包括待测物体的标准尺寸以及误差范围。
通过采用上述技术方案，通过将测量的待测物体尺寸与预设的待测物体尺寸进行比较，当测量的待测物体尺寸处于预设的待测物体尺寸的范围时，判断出待测物体合格，否则不合格，工作人员可以直观的观察出待测物体是否合格，提高了检测效率。
第二方面，本申请提供一种基于伺服电机的尺寸测量***，采用如下的技术方案：
一种基于伺服电机的尺寸测量***，包括伺服电机、伺服电机编码器、传动组件、测量夹具以及控制器，所述传动组件与所述伺服电机的输出轴固定连接；所述伺服电机与所述伺服电机编码器电连接；所述测量夹具与待测物体两端均抵接；所述伺服电机以及所述伺服电机编码器均与所述控制器电连接；
所述控制器用于在对伺服电机示教起始运行位之后，控制伺服电机驱动传动组件，使传动组件带动测量夹具的另一端向待测物体移动；当检测到测量夹具移动到与待测物体的两端均接触时，控制伺服电机停止驱动传动组件，使测量夹具停止移动；计算测量夹具的移动距离；根据预先示教的伺服电机的基准位、所述起始运行位和所述移动距离，计算待测物体的尺寸。
通过采用上述技术方案，在对待测物体的尺寸进行测量时，控制器控制伺服电机按照预设的运行参数运行，然后伺服电机驱动传动组件，使驱动组件带动测量夹具向待测物体移动，当测量夹具移动到与待测物体的两端均接触时，控制器控制伺服电机停止运行，然后控制器读取伺服电机编码器的反馈值，利用对伺服电机的精确控制和伺服电机编码器的反馈值，使计算的待测物体的尺寸更加准确，从而提高测量待测物体尺寸的准确性。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.获取伺服电机初始化位置和伺服电机的停止位置，通过停止位置和初始化位置的差值可以计算伺服电机的旋转圈数，根据伺服电机的旋转圈数可以精确计算出测量夹具移动的距离，从而计算出待测物体的尺寸，相比较人工进行测量，利用伺服电机对待测物体进行测量更加准确，进而提高了待测物体检测的准确性；
2.在对待测物体进行测量时，可以根据待测物体的材料属性，调取材料属性与运行参数对照表内与待测物体材料属性相对应的伺服电机的运行参数，实现自动设置伺服电机的运行参数，更加方便快捷；
3.当应用一种基于伺服电机的尺寸测量***进行测量时，可以嵌套在自动化加工设备***中，与其他***互不冲突，同时具有操作简单使用便捷的优点。
附图说明
图1是本申请实施例中一种基于伺服电机的尺寸测量方法的流程示意图。
图2是本申请实施例中伺服电机示教基准位的结构示意图。
图3是本申请实施例中伺服电机示教运行位及测量待测物体尺寸停止位的结构示意图。
图4是本申请实施例中尺寸测量***的结构框图。
附图标记说明：1、伺服电机；2、伺服电机编码器；3、传动组件；4、测量夹具；5、控制器；6、操作终端；7、检测模块；8、供电模块。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例公开一种基于伺服电机的尺寸测量方法。参照图1，基于伺服电机的尺寸测量方法包括：
步骤S100，在对伺服电机示教起始运行位b后，控制伺服电机驱动传动组件，使传动组件带动测量夹具向待测物体移动。
具体的，在控制伺服电机启动之前，需要对伺服电机进行初始化定位，初始化定位包括示教伺服电机的基准位a和示教伺服电机的起始运行位b；基准位a为伺服电机的零位；起始运行位b为伺服电机开始测量的位置。由于在测量待测物体之前，若没有对伺服电机标记零位，则可能影响测量待测物体尺寸的准确性，故需要设置一个伺服电机的零位，即伺服电机的基准位a。
进一步地，示教伺服电机基准位a包括控制伺服电机预启动，使测量夹具的两端相互抵接，然后对伺服电机编码器清零，将此时伺服电机的运行位置记做基准位a。
参照图2和图3，本申请实施例中示教起始运行位b包括在示教基准位a之后，控制伺服电机驱动传动组件，使传动组件带动测量夹具移动，使测量夹具之间的距离大于待测物体的尺寸，然后根据待测物体的尺寸确定伺服电机的起始运行位b，使伺服电机的起始运行位b与伺服电机的基准位a之间的距离大于待测物体的尺寸。例如，若待测物体的尺寸大致为50个刻度，则测量夹具之间的距离为60个刻度，即伺服电机的基准位a为0刻度位，伺服电机的起始运行位b为60刻度位，伺服电机的基准位a与伺服电机的起始运行位b之间的距离为60个刻度。
在控制伺服电机启动之前，基于待测物体的材料属性和/或测量时间设置伺服电机的转速、输出转矩等运行参数；然后根据设置的伺服电机的运行参数控制伺服电机启动。
具体的，待测物体的材料属性包括待测物体的硬度、材质以及种类，待测物体的材料属性不同，伺服电机的运行参数也不相同，例如，在测量一个鸡蛋的长度时，由于鸡蛋的硬度较低，所以需要设置较小的伺服电机的输出转矩，例如1N/M、0.8N/M，防止在测量的过程中，挤碎鸡蛋；在对合金进行测量时，由于合金硬度较高，所以在测量的过程中较低的输出转矩可能导致测量夹具无法对钢条进行夹紧，故应设置较大的伺服电机的输出转矩,例如50N/M。
当需要快速对待测物体进行测量时，在保证待测物体外形不被破坏的前提下，将伺服电机的转速最大化设置，可以快速对待测物体进行检测，节省时间，从而提高测量待测物体尺寸的效率。
进一步地，可以根据物体的材料属性和与材料属性相对应的伺服电机的运行参数，建立材料属性与运行参数对照表，在控制伺服电机驱动传动组件转动之前，调取材料属性与运行参数对照表中与待测物体的材料属性相近的伺服电机的运行参数，并按照调取的伺服电机的运行参数进行自动设置，可以更加快速便捷的对待测物体进行测量，提高效率。
步骤S200，当检测到测量夹具移动到与待测物体的两端均接触时，控制伺服电机停止驱动传动组件，使测量夹具停止移动。
具体的，检测到测量夹具移动到与待测物体的两端均接触的条件为：当前时刻伺服电机的输出转矩等于伺服电机预设的输出转矩和/或当前时刻伺服电机的转速为零。
当测量夹具向待测物体移动，且未夹紧待测物体时，伺服电机输出转矩低于预设输出转矩，当测量夹具夹紧待测物体时，测量夹具受到待测物体的阻隔无法再进行移动，伺服电机的转速骤减为零，此时伺服电机为了保持预设转速，伺服电机自动增大输出转矩，直至伺服电机当前时刻的输出转矩等于伺服电机预设的输出转矩，当伺服电机当前时刻的输出转矩等于伺服电机预设的输出转矩之后，伺服电机的转速还未达到预设转速，则控制伺服电机停止运行，使测量夹具停止移动。
步骤S300，基于伺服电机额定参数计算测量夹具的移动距离ΦA。
具体的，在计算测量夹具的移动距离ΦA时，需要确定传动组件的传动方式，根据传动组件的传动方式确定测量待测物体的移动距离ΦA的计算公式，根据相应的计算公式计算测量夹具的移动距离ΦA，本申请实施例中，传动组件可以为丝杠，还可以为皮带轮。
若传动方式为丝杠传动，则测量夹具的移动距离ΦA的计算公式(1)为：
其中，ΦA为测量夹具的移动距离，Pr为伺服电机运行的反馈圈数，Re为伺服电机编码器的分辨率，Pa为伺服电机运行单圈内值，Lh为丝杆螺距。
若传动方式为皮带轮传动，则测量夹具的移动距离ΦA的计算公式(2)为：
其中，ΦA为测量夹具的移动距离，Pr为伺服电机运行的反馈圈数，Re为伺服编码器的分辨率，Pa为伺服电机运行单圈内值，π*D为皮带轮的周长。
步骤S400，根据预先示教的伺服电机的基准位a、所述起始运行位b和所述移动距离ΦA，计算待测物体的尺寸。
具体的，待测物体的尺寸为伺服电机的起始运行位b与伺服电机的基准位a之间的距离减去测量夹具的移动距离ΦA，伺服电机起始运行位b与伺服电机的基准位a之间的距离为在示教伺服电机起始运行位b时，测量夹具由伺服电机基准位a移动至伺服电机起始运行位b的距离，计算方式与测量夹具的移动距离ΦA一致，不再多做赘述。通过伺服电机的精密性测量，提高了待测物体测量的准确性。
在根据预先示教的伺服电机的基准位a、起始运行位b和移动距离，计算完待测物体的尺寸之后，还包括：
基于预设的待测物体的尺寸参数和计算的待测物体的尺寸确定待测物体是否合格；
其中，预设的待测物体的尺寸参数包括待测物体的标准尺寸以及误差范围。
具体的，在需要批量检测待测物体是否合格时，在计算出待测物体尺寸之后，将计算的待测物体尺寸与预设的待测物体尺寸进行比较，若计算的待测物体尺寸符合预设的待测物体尺寸，则判断待测物体合格，否则，待测物体不合格，可以使工作人员更加直观快捷地统计出待测物体的不合格数和合格数。
本申请实施例还公开一种基于伺服电机的尺寸测量***。参照图3和图4，尺寸测量***包括伺服电机1、伺服电机编码器2、传动组件3、测量夹具4、控制器5以及操作终端6。伺服电机1的输出轴与传动组件3固定连接，伺服电机编码器2与伺服电机1电连接，传动组件3用于带动测量夹具4移动，伺服电机1、伺服电机编码器2和操作终端6均与控制器5电连接。
本申请实施例中传动组件3可以为丝杠，还可以为皮带轮传动。本申请实施例以丝杠为例。
伺服电机编码器2用于检测伺服电机1旋转的圈数，并将旋转的圈数输送至控制器5内，控制器5依据伺服电机1旋转的圈数和丝杠的螺距计算测量夹具4的移动距离ΦA。
尺寸测量***还包括检测模块7，检测模块7分别与伺服电机1和控制器5电连接，当测量夹具4夹紧待测物体时，检测模块7检测到伺服电机1内的电流呈逐渐增长，且伺服电机编码器2检测到伺服电机1的输出转矩大于预设输出转矩，然后检测模块7和伺服电机编码器2均向控制器5传输电信号，控制器5根据接收到的电信号控制伺服电机1停止。
本申请实施例中尺寸测量***还包括供电模块8，供电模块8为尺寸测量***提供电源，本申请实施例中供电模块8为可充电电池，可充电电池与伺服电机1电连接，可充电电池可以是锂电池还可以是铅蓄电池。
当利用伺服电机1对待测物体进行测量，且可充电电池不足以支撑测量时，可以通过外接电源来实现对待测物体的测量，即将外接电源接入尺寸测量***内，为供电模块8充电以及维持尺寸测量***的运行。
当利用尺寸测量***批量判断待测物体是否属于合格产品时，控制器5根据测量的尺寸与预设尺寸范围进行比较，当测量的待测物体的尺寸处于预设尺寸范围内时，控制器5控制操作终端6显示合格，并进行计数，当全部待测物体均被测量完毕，工作人员通过观察操作终端6上显示的数值，可以直观的看出待测物体的合格数和不合格数，更加方便快捷。
本申请实施例一种基于伺服电机的尺寸测量***的实施原理为：当对待测物体进行测量时，首先在操作终端6上输入伺服电机1的运行参数和起始运行位b以及待测物体的尺寸参数和误差范围，然后控制操作终端6向控制器5发送电信号，控制器5根据接收到的电信号控制伺服电机1启动，伺服电机1驱动传动组件3转动，然后传动组件3带动测量夹具4移动，当测量夹具4夹紧待测物体时，检测模块7检测到伺服电机1的电流变大，伺服电机1的输出转矩变大，然后检测模块7向控制器5发送电信号，控制器5控制伺服电机1停止运转，然后伺服电机编码器2向控制器5传输伺服电机1的转动圈数，控制器5计算出测量夹具4移动的距离，然后根据测量夹具4的移动距离ΦA、基准位a以及起始运行位b计算待测物体的尺寸，并在操作终端6中显示。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
Claims (9)
1.一种基于伺服电机的尺寸测量方法，其特征在于，包括：
在对伺服电机示教起始运行位之后，控制伺服电机驱动传动组件，使传动组件带动测量夹具向待测物体移动；
当检测到测量夹具移动到与待测物体的两端均接触时，控制伺服电机停止驱动传动组件，使测量夹具停止移动；
基于伺服电机额定参数计算测量夹具的移动距离；
根据预先示教的伺服电机的基准位、所述起始运行位和所述移动距离，计算待测物体的尺寸。
2.根据权利要求1所述的一种基于伺服电机的尺寸测量方法，其特征在于，在所述控制伺服电机驱动传动组件转动之前，还包括：
基于待测物体的材料属性和/或测量时间设置伺服电机的运行参数；
根据伺服电机的运行参数控制伺服电机运行；
其中，所述待测物体的材料属性包括待测物体的硬度、材质以及种类；所述伺服电机的运行参数包括伺服电机的转速和输出转矩。
3.根据权利要求2所述的一种基于伺服电机的尺寸测量方法，其特征在于，在所述控制伺服电机驱动传动组件转动之前，还包括：
基于预设的材料属性与运行参数对照表设置所述伺服电机的运行参数；
其中，所述材料属性与运行参数对照表基于待测物体的材料属性和相对应的伺服电机的运行参数建立。
4.根据权利要求1所述的一种基于伺服电机的尺寸测量方法，其特征在于，所述检测到测量夹具移动到与待测物体的两端接触的条件为：
当前时刻伺服电机的输出转矩等于伺服电机预设的输出转矩和/或当前时刻伺服电机的转速为零。
5.根据权利要求2所述的一种基于伺服电机的尺寸测量方法，其特征在于，所述计算测量夹具的移动距离包括：
根据传动组件的传动方式确定测量夹具的移动距离的计算公式，根据相应的计算公式计算所述测量夹具的移动距离。
6.根据权利要求5所述的一种基于伺服电机的尺寸测量方法，其特征在于，若所述传动方式为丝杠传动，则所述测量夹具的移动距离的计算公式为：
其中，ΦA为测量夹具的移动距离，Pr为伺服电机运行的反馈圈数，Re为伺服电机编码器的分辨率，Pa为伺服电机运行单圈内值，Lh为丝杠螺距。
7.根据权利要求5所述的一种基于伺服电机的尺寸测量方法，其特征在于，若所述传动方式为皮带轮传动，则所述测量夹具的移动距离的计算公式为：
其中，ΦA为测量夹具的移动距离，Pr为伺服电机运行的反馈圈数，Re为伺服编码器的分辨率，Pa为伺服电机运行单圈内值，π*D为皮带轮的周长。
8.根据权利要求1所述的一种基于伺服电机的尺寸测量方法，其特征在于，在所述根据预先示教的伺服电机的基准位、所述起始运行位和所述移动距离，计算待测物体的尺寸之后，还包括：
基于预设的待测物体的尺寸参数和计算的待测物体的尺寸确定待测物体是否合格；
其中，所述预设的待测物体的尺寸参数包括待测物体的标准尺寸以及误差范围。
9.一种基于伺服电机的尺寸测量***，其特征在于，包括伺服电机(1)、伺服电机编码器(2)、传动组件(3)、测量夹具(4)以及控制器(5)，所述传动组件(3)与所述伺服电机(1)的输出轴固定连接；所述伺服电机(1)与所述伺服电机编码器(2)电连接；所述测量夹具(4)与待测物体两端均抵接；所述伺服电机(1)以及所述伺服电机编码器(2)均与所述控制器(5)电连接；所述控制器(5)用于在对伺服电机(1)示教起始运行位之后，控制伺服电机(1)驱动传动组件(3)，使传动组件(3)带动测量夹具(4)的另一端向待测物体移动；当检测到测量夹具(4)移动到与待测物体的两端均接触时，控制伺服电机(1)停止驱动传动组件(3)，使测量夹具(4)停止移动；计算测量夹具(4)的移动距离；根据预先示教的伺服电机(1)的基准位、所述起始运行位和所述移动距离，计算待测物体的尺寸。
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