專利名稱：伺服刀架控制器及旋轉(zhuǎn)參考點(diǎn)的捕捉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及伺服控制領(lǐng)域，特別涉及伺服刀架控制器及其旋轉(zhuǎn)參考點(diǎn)的捕捉方法。
背景技術(shù)：
伺服刀架即用伺服驅(qū)動器拖動伺服電機(jī)去帶動刀架，與傳統(tǒng)液壓刀架相比，它有轉(zhuǎn)速高、定位準(zhǔn)、價格便宜的優(yōu)勢。國內(nèi)伺服刀架的概念是近幾年才提出來，所以市場上的成熟產(chǎn)品并不多。國外有幾家驅(qū)動器技術(shù)成熟的廠家有專門針對伺服刀架開發(fā)的產(chǎn)品，例如意大利的Baruffaldi、日本的三菱等。國內(nèi)開發(fā)應(yīng)用的產(chǎn)品基本都是以國外普通伺服驅(qū)動器為主體，在驅(qū)動器外部加一個PLC(可編程控制器)或單片機(jī)，是一種包含了上位機(jī)、 PLC和驅(qū)動器的控制結(jié)構(gòu)，PLC與上位機(jī)通過I/O 口通訊獲得目標(biāo)刀位數(shù)，PLC再把刀位數(shù)轉(zhuǎn)換成給驅(qū)動器的指令脈沖數(shù)來實(shí)現(xiàn)伺服刀架驅(qū)動器的功能?，F(xiàn)有的伺服刀架主要分三種工作模式(1)回零模式，當(dāng)系統(tǒng)第一次上電時，必須進(jìn)行回零模式操作，以找到刀架上的第一工位?；亓隳Ｊ綍r，在刀盤的底座上安裝一個接近開關(guān)，在旋轉(zhuǎn)的刀盤上安裝一個感應(yīng)頭，刀盤旋轉(zhuǎn)一圈，感應(yīng)頭經(jīng)過接近開關(guān)一次，每當(dāng)感應(yīng)頭經(jīng)過接近開關(guān)時，零點(diǎn)信號電路導(dǎo)通，驅(qū)動器根據(jù)此信號確定第一工位的位置。(2)自動模式，刀架根據(jù)上位機(jī)的指令，運(yùn)行到不同的工位，以便進(jìn)行工件加工。自動模式時，驅(qū)動器通過與上位機(jī)連接的I/O信號，接收目標(biāo)刀位，計算目標(biāo)刀位與當(dāng)前刀位的差值，通過上述差值與每工位的脈沖數(shù)的乘積，計算出需要運(yùn)行的總脈沖數(shù)，并變換成周期指令運(yùn)行，再通過軟件內(nèi)部的指令平滑處理，就可以快速平穩(wěn)的到達(dá)目標(biāo)工位。(3)手動模式，在手動模式下按住換刀按鈕，刀架就一直旋轉(zhuǎn)，松開按鈕后，刀架運(yùn)行到最近的工位停止。手動模式主要是加工前調(diào)試用。手動模式時，根據(jù)上位機(jī)下發(fā)的使能信號來運(yùn)行停止，有使能信號則驅(qū)動器內(nèi)部自動發(fā)送一個工位的脈沖，發(fā)送完成則判斷是否還有使能信號，有則繼續(xù)發(fā)送一個工位的脈沖，直到使能信號取消?，F(xiàn)有的伺服刀架所存在的缺點(diǎn)是(1)由于需要根據(jù)感應(yīng)頭的信號來確定第一工位需要調(diào)節(jié)零點(diǎn)補(bǔ)償參數(shù)，且要多次調(diào)節(jié)才能補(bǔ)償?shù)轿唬皇褂弥腥绻袘?yīng)頭發(fā)生松動，則緊固感應(yīng)頭后，需要再次調(diào)整零點(diǎn)補(bǔ)償參數(shù)。因此，現(xiàn)有伺服刀架需要安裝接近開關(guān)與感應(yīng)頭，安裝調(diào)試麻煩。( 驅(qū)動器不能根據(jù)工作狀況的變化自動調(diào)節(jié)控制參數(shù)，從而在伺服刀架的自動運(yùn)行中，驅(qū)動器的參數(shù)保持不變，當(dāng)?shù)都苤幸后w的流量與壓力發(fā)生一定范圍的變化時，會對刀盤的運(yùn)行到位時間產(chǎn)生影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供伺服刀架控制器，使伺服刀架省去了 PLC或者單片機(jī)的部分，節(jié)約成本并提高了可靠性；也免去了安裝調(diào)試接近開關(guān)與感應(yīng)頭的麻煩。
本發(fā)明的另一目的是提供伺服刀架控制器的旋轉(zhuǎn)參考點(diǎn)的捕捉方法。本發(fā)明的首要目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)伺服刀架控制器，其特在在于，包括與伺服電機(jī)連接的主回路板，以及與上位機(jī)連接的控制板，主回路板與控制板之間通過主回路板接口電路連接；主回路板向控制板輸出工作電壓；主回路板對伺服電機(jī)的電流進(jìn)行采樣，并把電流采樣信號上傳給控制板；控制板采集電機(jī)編碼器的信號，并根據(jù)上位機(jī)的指令、電機(jī)編碼器所反饋的信號和主回路板所上傳的電流采樣信號，向主回路板輸出PWM驅(qū)動信號，控制伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)。所述控制板包括DSP中央控制平臺、FPGA電路、通用輸入輸出接口電路、電機(jī)編碼器反饋接口電路和PWM驅(qū)動電路；FPGA電路分別與通用輸入輸出接口電路、電機(jī)編碼器反饋接口電路及DSP中央控制平臺連接；DSP中央控制平臺分別與FPGA電路、PWM驅(qū)動電路連接；PWM驅(qū)動電路與主回路板接口電路連接；通用輸入輸出接口電路與上位機(jī)連接。所述電機(jī)編碼器反饋接口電路包括增量式編碼器反饋接口電路和絕對式編碼器反饋接口電路；增量式編碼器反饋接口電路連接在FPGA電路與電機(jī)的增量式編碼器之間， 絕對式編碼器反饋接口電路連接在FPGA電路與電機(jī)的絕對式編碼器之間。所述電機(jī)編碼器反饋接口電路包括相連接的碼盤差分信號接收電路和差分信號檢測電路，其中碼盤差分信號接收電路與電機(jī)編碼器連接，差分信號檢測電路與FPGA電路連接。所述主回路板包括主回路、開關(guān)電源、直流母線監(jiān)測/保護(hù)電路、IGBT/IPM功率模塊以及IPM驅(qū)動/警報接口電路，主回路分別與直流母線監(jiān)測/保護(hù)電路、IGBT/IPM功率模塊連接，開關(guān)電源分別與直流母線監(jiān)測/保護(hù)電路、IGBT/IPM功率模塊連接，IPM驅(qū)動/ 警報接口電路與IGBT/IPM功率模塊連接；主回路對三相交流電壓進(jìn)行整流、濾波處理。本發(fā)明的另一目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)伺服刀架控制器的旋轉(zhuǎn)參考點(diǎn)的捕捉方法，包括以下步驟Si、選擇零點(diǎn)開關(guān)回零模式，上位機(jī)向控制板輸入零點(diǎn)開關(guān)回零模式信號；S2、控制板收到零點(diǎn)開關(guān)回零模式信號后，發(fā)送刀架松開信號；S3、控制板檢測刀盤是否松開到位；S4、刀盤松開到位以后，控制板控制伺服電機(jī)以設(shè)定的第一速度旋轉(zhuǎn)；S5、控制板周期檢測刀盤是否碰到零點(diǎn)開關(guān)，待刀盤碰到零點(diǎn)開關(guān)后，控制板控制伺服電機(jī)切換到設(shè)定的第二速度旋轉(zhuǎn)；S6、控制板周期檢測刀盤是否離開零點(diǎn)開關(guān)，若刀盤沒離開零點(diǎn)開關(guān)，伺服電機(jī)繼續(xù)以設(shè)定的第二速度旋轉(zhuǎn)；若刀盤離開零點(diǎn)開關(guān)，控制板控制伺服電機(jī)運(yùn)行所預(yù)設(shè)的零點(diǎn)補(bǔ)償距離；S7、伺服電機(jī)運(yùn)行完零點(diǎn)補(bǔ)償距離后，控制板發(fā)送刀架鎖緊信號；S8、控制板收到刀架鎖緊到位信號以后，則回零結(jié)束。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果1、采用了編碼器的記憶功能，支持兩種回零模式，尤其是支持參數(shù)設(shè)置式回零?，F(xiàn)有技術(shù)主要采用零點(diǎn)開關(guān)式回零，需要在刀盤后面安裝零點(diǎn)開關(guān)，并且每次上電必須首先執(zhí)行讓刀盤旋轉(zhuǎn)一周的回零操作；本發(fā)明由于采用參數(shù)設(shè)置回零方式，只要控制板保存編碼器在第一工位的值，以后每次上電都不用執(zhí)行刀盤旋轉(zhuǎn)回零的操作，根據(jù)編碼器的旋轉(zhuǎn)距離自動計算出當(dāng)前的工位，免去了安裝調(diào)試接近開關(guān)與感應(yīng)頭的麻煩。2、支持自動調(diào)諧功能，能根據(jù)電機(jī)的電流與速度的變化，自動調(diào)整控制板的增益類控制參數(shù)，保持控制板的控制性能，保證在壓力與流量變化時，刀盤的運(yùn)行到位時間的一致性。由于使用了自動調(diào)諧功能，當(dāng)?shù)都苤幸后w的流量與壓力發(fā)生一定范圍的變化時，不會對刀盤的運(yùn)行到位時間產(chǎn)生影響。3、本發(fā)明伺服刀架控制器是專門為驅(qū)動伺服刀架而設(shè)計的驅(qū)動器，它能夠根據(jù)上位機(jī)的換刀要求驅(qū)動刀架伺服電機(jī)，以達(dá)到控制伺服刀架進(jìn)行手動換刀、自動換刀、刀架回零等動作，并可以進(jìn)行當(dāng)前刀位碼反饋、換刀故障報警輸出，極大的提高了數(shù)控機(jī)床刀架控制的效率。本發(fā)明使伺服刀架采用上位機(jī)與驅(qū)動器相結(jié)合的模式成為可能，相比于現(xiàn)有伺服刀架省去了 PLC或者單片機(jī)的部分，節(jié)約成本并提高了可靠性。


圖1是本發(fā)明控制板的電原理框圖；圖2是主回路板的原理框圖；圖3是主回路板的電路圖；圖4是刀架回零流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例如圖1所示，本發(fā)明包括相連接的主回路板和控制板，主回路板與控制板之間通過主回路板接口電路連接，主回路板還與伺服電機(jī)連接，控制板還與上位機(jī)連接。主回路板向控制板輸出工作電壓；主回路板對伺服電機(jī)的電流進(jìn)行采樣，并把電流采樣信號上傳給控制板；控制板采集電機(jī)編碼器的信號，并根據(jù)上位機(jī)的指令、電機(jī)編碼器所反饋的信號和主回路板所上傳的電流采樣信號，向主回路板輸出PWM驅(qū)動信號，控制伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)?？刂瓢迨撬欧都芸刂破鞯暮诵目刂撇糠郑饕?fù)責(zé)伺服刀架的運(yùn)動控制和報警處理，絕對式編碼器協(xié)議解析，兼容增量式編碼和絕對式編碼兩種編碼方式?？刂瓢灏幸韵聨撞糠蛛娐稤SP中央控制平臺、FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)電路、報警與控制電路、 電源及復(fù)位模塊、通用輸入輸出接口電路、電機(jī)編碼器反饋接口電路、電流采樣運(yùn)放電路、 PWM驅(qū)動電路、EEPROM存儲器和顯示板接口電路。其中FPGA電路分別與電源及復(fù)位模塊、 報警與控制電路、通用輸入輸出接口電路、電機(jī)編碼器反饋接口電路及DSP中央控制平臺連接；DSP中央控制平臺分別與FPGA電路、電流采樣運(yùn)放電路、PWM驅(qū)動電路、EEPROM存儲器和顯示板接口電路連接；主回路板接口電路分別與電源及復(fù)位模塊、報警與控制電路、電流采樣運(yùn)放電路及PWM驅(qū)動電路連接。所述電機(jī)編碼器反饋接口電路包括增量式編碼器反饋接口電路和絕對式編碼器反饋接口電路；增量式編碼器反饋接口電路連接在FPGA電路與電機(jī)的增量式編碼器之間，絕對式編碼器反饋接口電路連接在FPGA電路與電機(jī)的絕對式編碼器之間?？刂瓢逋ㄟ^通用輸入輸出接口電路與上位機(jī)連接。DSP中央控制平臺包括DSP芯片及其外圍電路。DSP芯片采用的是TI公司的TMS320LFM07A芯片，其工作電壓為3. 3V，運(yùn)算速度為40MIPS。DSP外圍電路包括模擬基準(zhǔn)電壓電路和數(shù)據(jù)存儲電路。模擬基準(zhǔn)電壓為DSP芯片的AD轉(zhuǎn)換模塊提供模擬基準(zhǔn)電壓。數(shù)據(jù)存儲電路用來保存用戶設(shè)置的參數(shù)和信息。FPGA 電路中，F(xiàn)PGA 芯片采用的是 LATTICE 公司的 FPGA 芯片 LFXP3C3QN208C。FPGA 芯片所要完成的功能是擴(kuò)展DSP芯片的輸入輸出口、解析絕對式編碼器通訊協(xié)議、對數(shù)字指令進(jìn)行計數(shù)、為電機(jī)碼盤反饋信號提供緩沖驅(qū)動、實(shí)現(xiàn)硬件報警處理和電路硬件加密功能等。顯示板接口電路負(fù)責(zé)兩部分功能對存在外部存儲器中的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫和對按鍵板進(jìn)行顯示掃描。電流采樣運(yùn)放電路的主要作用是對DSP中央控制平臺要進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換采樣的模擬信號進(jìn)行線性轉(zhuǎn)換，使模擬信號的量程符合DSP芯片的AD轉(zhuǎn)換模塊的輸入要求。PWM信號是最主要和最重要的電機(jī)控制信號。由于從DSP中央控制平臺輸出的PWM 信號的功率小，不能夠驅(qū)動IPM驅(qū)動電路中的光耦一次側(cè)二極管，所以在設(shè)計中加入了 PWM 驅(qū)動電路用以驅(qū)動P麗信號。在PWM驅(qū)動電路中還引入了從FPGA送來的故障關(guān)閉信號；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，故障關(guān)閉信號將PWM信號關(guān)閉，以保護(hù)電路不受損壞。通用輸入輸出接口電路是伺服驅(qū)動器(即伺服刀架)與CNC或上位機(jī)通信的接口。該接口用于接收CNC或上位機(jī)傳來的運(yùn)動指令、控制指令及向CNC或上位機(jī)輸出應(yīng)答及故障報警信號。伺服驅(qū)動器與CNC或上位機(jī)的通信全部采用光耦進(jìn)行光電隔離，使伺服系統(tǒng)內(nèi)部電路與外部沒有電氣耦合，以消除外部干擾。通用輸入輸出接口電路的信號主要有1、運(yùn)行模式選擇，2、目標(biāo)刀位碼輸入，3、控制刀架的松開鎖緊信號，4、當(dāng)前刀位碼的輸出，5、故障報警信號。電機(jī)編碼器反饋接口電路是伺服驅(qū)動器內(nèi)部電路與電機(jī)碼盤相連的通道。該部分電路(無論是增量式編碼器反饋接口電路，還是絕對式編碼器反饋接口電路)主要有兩部分相連接的碼盤差分信號接收電路和差分信號檢測電路，其中碼盤差分信號接收電路與電機(jī)編碼器連接，差分信號檢測電路與FPGA電路連接。碼盤差分信號接收電路將碼盤反饋的差分信號轉(zhuǎn)換為內(nèi)部邏輯電平信號；差分信號檢測電路是檢測差分輸入信號，判斷信號是否有錯誤或漏接。主回路板作為整流、逆變、驅(qū)動、檢測等核心電路的載體，在伺服驅(qū)動器中充當(dāng)著非常重要的角色，同時也是整臺伺服驅(qū)動器材料成本的最主要組成部分。如圖2所示，主回路板包括主回路、開關(guān)電源、IGBT/IPM驅(qū)動/警報接口電路、直流母線監(jiān)測/保護(hù)電路和 IGBT/IPM功率模塊。主回路用于將三相交流電源(220V工頻)進(jìn)行整流、濾波后，提供直流電壓給IGBT/IPM功率模塊進(jìn)行逆變，從而給伺服電機(jī)提供額定功率；同時接收來自控制板 DSP中央控制平臺輸出的PWM信號，在電流采樣運(yùn)放和反饋電路的作用下，組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，驅(qū)動交流伺服電機(jī)工作。主回路板各部分電路如圖3所示，包括主回路、開關(guān)電源、直流母線監(jiān)測/保護(hù)電路、IGBT/IPM功率模塊以及IPM驅(qū)動/警報接口電路，主回路分別與直流母線監(jiān)測/保護(hù)電路、IGBT/IPM功率模塊連接，開關(guān)電源分別與直流母線監(jiān)測/保護(hù)電路、IGBT/IPM功率模塊連接，IPM驅(qū)動/警報接口電路與IGBT/IPM功率模塊連接。主回路對三相交流電壓進(jìn)行整流、濾波處理，包括整流電路、濾波電路、母線電容預(yù)充電(又稱軟啟動)電路、逆變電路、制動電路及電流采樣電路。其中母線電容預(yù)充電電路的軟啟動信號、制動電路的制動控制信號均由主回路板上硬件電路檢測，控制板上硬件控制給出；電流采樣電路利用采樣電阻對伺服電機(jī)的U、V兩相進(jìn)行采樣，經(jīng)線性光耦放大調(diào)制后輸出至控制板，實(shí)現(xiàn)電流閉環(huán)控制， 完成自動調(diào)諧的功能。開關(guān)電源將220V交流市電的母線電壓進(jìn)行AC-DC變換，給本發(fā)明控制器提供控制電源和工作電源。輸出四組相互隔離的+15V電壓作為IGBT/IPM功率模塊的控制電源，輸出+15V、-15V電壓作為本發(fā)明控制器中模擬電路的工作電源，輸出+5V電壓作為本發(fā)明控制器中數(shù)字電路的工作電源，輸出+12V電壓作為繼電器和風(fēng)扇的工作電源。直流母線監(jiān)測/保護(hù)電路對直流母線電壓進(jìn)行按比例分壓采樣(分壓比為 1/280)，送到DSP芯片的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(ADC)，并實(shí)現(xiàn)母線欠壓報警、過壓報警、泵升制動等功能；另外對輸入三相交流電源進(jìn)行時時監(jiān)測，及時對交流過壓、掉電、缺相進(jìn)行檢測并報警，保護(hù)主要元器件工作在安全區(qū)域，以免造成損壞。IGBT/IPM驅(qū)動/警報接口電路接收P麗驅(qū)動電路輸出的P麗信號，再通過IGBT/ IPM功率模塊驅(qū)動伺服電機(jī)工作，并將IGBT/IPM報警信號返回給控制板。本伺服刀架控制器的回零模式，即刀架控制器旋轉(zhuǎn)參考點(diǎn)的捕捉方式，主要功能是實(shí)現(xiàn)初始上電時第一把刀的定位，主要包括松開電磁閥、鎖緊電磁閥、零點(diǎn)信號檢測、運(yùn)行、零點(diǎn)補(bǔ)償?shù)茸幽K。由于控制板兼容增量式編碼器與絕對式編碼器，所以本發(fā)明支持兩種回零方式零點(diǎn)開關(guān)回零與參數(shù)設(shè)置回零。當(dāng)伺服電機(jī)安裝的是增量式編碼器時，就必須采用零點(diǎn)開關(guān)回零方式。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入機(jī)械回零操作時，同時下發(fā)模式信號給控制板，控制板收到模式信號，內(nèi)部運(yùn)行為“回零模式”，刀盤松開到位后，電機(jī)帶動刀盤旋轉(zhuǎn)的中心軸的后端安裝有感應(yīng)塊，當(dāng)感應(yīng)塊旋轉(zhuǎn)到接近開關(guān)位置時，零點(diǎn)檢測開關(guān)^ROP接收到刀位零點(diǎn)信號，伺服電機(jī)帶動刀盤開始減速，并以控制器所預(yù)設(shè)的低速運(yùn)行，當(dāng)離開零點(diǎn)開關(guān)以后，伺服電機(jī)會再運(yùn)行一段補(bǔ)償距離，然后停止。并把當(dāng)前刀位作為第一工位。采用此回零模式時，每次上電都必須首先執(zhí)行回零操作，以對刀架進(jìn)行定位?；亓懔鞒桃妶D4，刀架控制器旋轉(zhuǎn)參考點(diǎn)的捕捉步驟如下Si、選擇零點(diǎn)開關(guān)回零模式，上位機(jī)向控制板輸入零點(diǎn)開關(guān)回零模式信號；S2、控制板收到零點(diǎn)開關(guān)回零模式信號后，通過通用輸入輸出接口電路發(fā)送刀架松開信號；S3、控制板檢測刀盤是否松開到位；S4、刀盤松開到位以后，控制板控制伺服電機(jī)以參數(shù)PA53設(shè)定的第一速度旋轉(zhuǎn)；S5、控制板周期檢測刀盤是否碰到零點(diǎn)開關(guān)，待刀盤碰到零點(diǎn)開關(guān)后，控制板控制伺服電機(jī)切換到參數(shù)PAM設(shè)定的第二速度旋轉(zhuǎn)；S6、控制板周期檢測刀盤是否離開零點(diǎn)開關(guān)，若刀盤沒離開零點(diǎn)開關(guān)，伺服電機(jī)繼續(xù)以PAM設(shè)定的第二速度旋轉(zhuǎn)；若刀盤離開零點(diǎn)開關(guān)，控制板控制伺服電機(jī)運(yùn)行所預(yù)設(shè)的零點(diǎn)補(bǔ)償距離；S7、伺服電機(jī)運(yùn)行完零點(diǎn)補(bǔ)償距離后，控制板發(fā)送刀架鎖緊信號；S8、控制板收到刀架鎖緊到位信號以后，則回零結(jié)束。當(dāng)電機(jī)安裝的是絕對式編碼器時，可以采用零點(diǎn)開關(guān)回零方式，其回零控制步驟如上述步驟S1-S9 ；也可以采用參數(shù)設(shè)置回零。當(dāng)采用參數(shù)設(shè)置回零時，只要在控制板上執(zhí)行Ab-set操作，則自動把當(dāng)前工位設(shè)為第一工位。設(shè)置完成以后，每次運(yùn)行完后上電都不用再執(zhí)行回零操作，每次上電軟件會根據(jù)絕對式編碼器的值自動計算出當(dāng)前工位號。執(zhí)行 Ab-set時，程序記錄當(dāng)前編碼器的值作為第一工位的值，然后無論刀盤如何旋轉(zhuǎn)，以及系統(tǒng)斷電上電，當(dāng)前電機(jī)位置距離第一工位的距離都可以通過編碼器的值計算獲得，省去每次上電必須回零的操作。 上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.伺服刀架控制器，其特征在于，包括與伺服電機(jī)連接的主回路板，以及與上位機(jī)連接的控制板，主回路板與控制板之間通過主回路板接口電路連接；主回路板向控制板輸出工作電壓；主回路板對伺服電機(jī)的電流進(jìn)行采樣，并把電流采樣信號上傳給控制板；控制板采集電機(jī)編碼器的信號，并根據(jù)上位機(jī)的指令、電機(jī)編碼器所反饋的信號和主回路板所上傳的電流采樣信號，向主回路板輸出PWM驅(qū)動信號，控制伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服刀架控制器，其特征在于，所述控制板包括DSP中央控制平臺、FPGA電路、通用輸入輸出接口電路、電機(jī)編碼器反饋接口電路和PWM驅(qū)動電路；FPGA 電路分別與通用輸入輸出接口電路、電機(jī)編碼器反饋接口電路及DSP中央控制平臺連接； DSP中央控制平臺分別與FPGA電路、PWM驅(qū)動電路連接；PWM驅(qū)動電路與主回路板接口電路連接；通用輸入輸出接口電路與上位機(jī)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的伺服刀架控制器，其特征在于，所述電機(jī)編碼器反饋接口電路包括增量式編碼器反饋接口電路和絕對式編碼器反饋接口電路；增量式編碼器反饋接口電路連接在FPGA電路與電機(jī)的增量式編碼器之間，絕對式編碼器反饋接口電路連接在 FPGA電路與電機(jī)的絕對式編碼器之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的伺服刀架控制器，其特征在于，所述電機(jī)編碼器反饋接口電路包括相連接的碼盤差分信號接收電路和差分信號檢測電路，其中碼盤差分信號接收電路與電機(jī)編碼器連接，差分信號檢測電路與FPGA電路連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服刀架控制器，其特征在于，所述主回路板包括主回路、開關(guān)電源、直流母線監(jiān)測/保護(hù)電路、IGBT/IPM功率模塊以及IPM驅(qū)動/警報接口電路，主回路分別與直流母線監(jiān)測/保護(hù)電路、IGBT/IPM功率模塊連接，開關(guān)電源分別與直流母線監(jiān)測/保護(hù)電路、IGBT/IPM功率模塊連接，IPM驅(qū)動/警報接口電路與IGBT/IPM功率模塊連接；主回路對三相交流電壓進(jìn)行整流、濾波處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的伺服刀架控制器，其特征在于，所述直流母線監(jiān)測/保護(hù)電路對直流母線電壓進(jìn)行按比例分壓采樣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的伺服刀架控制器，其特征在于，所述直流母線監(jiān)測/保護(hù)電路對直流母線電壓進(jìn)行按比例分壓采樣時，分壓比為1Λ80。
8.基于權(quán)利要求1所述伺服刀架控制器的旋轉(zhuǎn)參考點(diǎn)的捕捉方法，其特征在于包括以下步驟S1、選擇零點(diǎn)開關(guān)回零模式，上位機(jī)向控制板輸入零點(diǎn)開關(guān)回零模式信號；S2、控制板收到零點(diǎn)開關(guān)回零模式信號后，發(fā)送刀盤松開信號；S3、控制板檢測刀盤是否松開到位；S4、刀盤松開到位以后，控制板控制伺服電機(jī)以設(shè)定的第一速度旋轉(zhuǎn)；S5、控制板周期檢測刀盤是否碰到零點(diǎn)開關(guān)，待刀盤碰到零點(diǎn)開關(guān)后，控制板控制伺服電機(jī)切換到設(shè)定的第二速度旋轉(zhuǎn)；S6、控制板周期檢測刀盤是否離開零點(diǎn)開關(guān)，若刀盤沒離開零點(diǎn)開關(guān)，伺服電機(jī)繼續(xù)以設(shè)定的第二速度旋轉(zhuǎn)；若刀盤離開零點(diǎn)開關(guān)，控制板控制伺服電機(jī)運(yùn)行所預(yù)設(shè)的零點(diǎn)補(bǔ)償距離；S7、伺服電機(jī)運(yùn)行完零點(diǎn)補(bǔ)償距離后，控制板發(fā)送刀架鎖緊信號；S8、控制板收到刀架鎖緊到位信號以后，則回零結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明涉及伺服刀架控制器及其旋轉(zhuǎn)參考點(diǎn)的捕捉方法，該控制器包括與伺服電機(jī)連接的主回路板，以及與上位機(jī)連接的控制板，主回路板與控制板之間通過主回路板接口電路連接；主回路板向控制板輸出工作電壓；主回路板對伺服電機(jī)的電流進(jìn)行采樣，并把電流采樣信號上傳給控制板；控制板采集電機(jī)編碼器的信號，并根據(jù)上位機(jī)的指令、電機(jī)編碼器所反饋的信號和主回路板所上傳的電流采樣信號，向主回路板輸出PWM驅(qū)動信號，控制伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)。使伺服刀架省去了PLC或者單片機(jī)的部分，節(jié)約成本并提高了可靠性；也免去了安裝調(diào)試接近開關(guān)與感應(yīng)頭的麻煩。
文檔編號G05B19/18GK102354163SQ201110260790
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者曹章平, 曾慶明, 李丁上, 楊紅敏, 陳江濤, 黃揚(yáng)根, 黎力行 申請人:廣州數(shù)控設(shè)備有限公司