專利名稱：一種數(shù)控系統(tǒng)及其軸運動速度的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種數(shù)控系統(tǒng)及其軸運動速度的控制方法。
背景技術(shù)：
目前，數(shù)控系統(tǒng)中，為了方便用戶的手動操作通常都配備了手輪并具備手輪模式。在此模式下，用戶搖動手輪，手輪會產(chǎn)生一系列脈沖，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)脈沖的個數(shù)、頻率以及方向控制軸跟隨手輪運動。其中，軸跟隨手輪運動主要有兩個指標(biāo):響應(yīng)時間和位置精度。其中，響應(yīng)時間是指當(dāng)手輪開始搖動時，軸也開始運動；當(dāng)手輪停止搖動時，軸也停止運動；當(dāng)手輪變向搖動時，軸也變向運動。位置精度是指軸運動的距離必須等于手輪搖動時產(chǎn)生的脈沖個數(shù)與每一脈沖所代表的步長的乘積?，F(xiàn)有技術(shù)的數(shù)控系統(tǒng)通常采用固定的軸運動速度V。若手輪搖動速度比較快，軸以速度V就無法在一個控制周期T內(nèi)到達指定的位置，則導(dǎo)致手輪停止時，軸需要繼續(xù)運動一段時間才能到達指定位置，這就造成了響應(yīng)延時。若手輪搖動速度比較慢，軸以速度V到達指定位置的時間小于控制周期T，那么在每個控制周期T內(nèi)都會有一個加減速的過程，這就造成了軸的爬行現(xiàn)象。針對上述問題，現(xiàn)有技術(shù)的解決方案是將手輪模式分為速度模式和位置模式，但數(shù)控系統(tǒng)仍然采用固定的軸運動速度V。在速度模式下，主要追求響應(yīng)時間。具體而言，在手輪停止時，直接控制軸以最大加速度減速到零。在位置模式下，主要追求位置精度。具體而言，在手輪停止后，繼續(xù)控制軸以速度V運動到指定位置再停止。但是，單采用速度模式容易造成定位不準(zhǔn)以及出現(xiàn)丟步現(xiàn)象，單采用位置模式在手輪搖動速度很快時會產(chǎn)生明顯的延時現(xiàn)象。因此為了滿足同時滿足響應(yīng)時間和位置精度的要求需要在兩個模式間進行多次切換，增加了操作的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種數(shù)控系統(tǒng)即其軸運動速度的控制方法，能夠在一個較寬的手輪搖動速度范圍內(nèi)，同時保證軸運動的位置精度和軸與手輪的同步性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:提供一種數(shù)控系統(tǒng)的軸運動速度的控制方法，該方法包括:搖動手輪以產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號；以固定周期獲取手輪的脈沖信號數(shù)；根據(jù)脈沖信號數(shù)計算每一固定周期的終止時刻對應(yīng)的軸的目標(biāo)位置；檢測軸在每一固定周期的終止時刻對應(yīng)的實際位置；結(jié)合目標(biāo)位置和實際位置計算每一固定周期對應(yīng)的軸的目標(biāo)速度；調(diào)整每一固定周期內(nèi)軸的當(dāng)前速度至目標(biāo)速度以控制軸以目標(biāo)速度運動。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個技術(shù)方案是:提供一種數(shù)控系統(tǒng)，該數(shù)控系統(tǒng)包括軸；手輪，產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號；脈沖信號獲取模塊，以固定周期獲取手輪的脈沖信號數(shù)；位置檢測模塊，檢測軸在每一固定周期的終止時刻對應(yīng)的實際位置；控制模塊，根據(jù)脈沖信號數(shù)計算每一固定周期的終止時刻對應(yīng)的軸的目標(biāo)位置，結(jié)合目標(biāo)位置和實際位置計算每一固定周期對應(yīng)的軸的目標(biāo)速度，并調(diào)整每一固定周期內(nèi)軸的當(dāng)前速度至目標(biāo)速度以控制軸以目標(biāo)速度運動。本發(fā)明的有益效果是:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明的數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)脈沖信號數(shù)計算每一固定周期的終止時刻對應(yīng)的軸的目標(biāo)位置并檢測軸在每一固定周期的終止時刻對應(yīng)的實際位置，然后結(jié)合該目標(biāo)位置和該實際位置計算每一固定周期對應(yīng)的軸的目標(biāo)速度，進而調(diào)整每一固定周期內(nèi)軸的當(dāng)前速度至目標(biāo)速度以控制軸以目標(biāo)速度運動。使得軸在每一固定周期的終止時刻都能調(diào)整當(dāng)前速度到目標(biāo)速度，然后以該目標(biāo)速度運動，因此，本發(fā)明能夠根據(jù)手輪搖動的快慢來調(diào)整軸的目標(biāo)速度，使軸的目標(biāo)速度適應(yīng)手輪的運動，從而能夠使手輪與軸達到幾乎同步運動，即同步開始、同步結(jié)束和同步轉(zhuǎn)向，且軸能夠運動到手輪脈沖指定的位置處。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2是圖1所示的數(shù)控系統(tǒng)的脈沖信號和位置的對應(yīng)關(guān)系；圖3是本發(fā)明數(shù)控系統(tǒng)的軸運動速度的控制方法的流程圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例公開了一種數(shù)控系統(tǒng)，其包括軸、手輪、脈沖信號獲取模塊、位置檢測模塊以及控制模塊。其中，手輪產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號，脈沖信號獲取模塊以固定周期獲取手輪的脈沖信號數(shù)，位置檢測模塊檢測軸在每一固定周期的終止時刻對應(yīng)的實際位置，控制模塊根據(jù)脈沖信號數(shù)計算每一固定周期的終止時刻對應(yīng)的軸的目標(biāo)位置，結(jié)合目標(biāo)位置和實際位置計算每一固定周期對應(yīng)的軸的目標(biāo)速度，并調(diào)整每一固定周期內(nèi)軸的當(dāng)前速度至目標(biāo)速度以控制軸以目標(biāo)速度運動。使得軸在每一固定周期的終止時刻都能調(diào)整當(dāng)前速度到目標(biāo)速度，然后以該目標(biāo)速度運動，因此，本發(fā)明能夠根據(jù)手輪的搖動的快慢來調(diào)整軸的目標(biāo)速度，使軸的目標(biāo)速度適應(yīng)手輪的運動，從而能夠使手輪與軸達到幾乎同步運動，即同步開始、同步結(jié)束和同步轉(zhuǎn)向，且軸能夠運動到手輪脈沖指定的位置處。請參閱圖1和圖2，數(shù)控系統(tǒng)10包括軸11、手輪12、脈沖信號獲取模塊13、位置檢測模塊14以及控制模塊15。其中，手輪12為光電編碼器,是一種機床外部設(shè)備。在手輪12上有100個刻度，手輪每搖動一個刻度就產(chǎn)生一個脈沖信號，因此，當(dāng)用戶連續(xù)搖動手輪12時，手輪12會產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號。脈沖信號獲取模塊13以固定周期T獲取手輪12的脈沖信號數(shù)，并把每一固定周期T獲取到的脈沖信號數(shù)依次傳送到控制模塊15。位置檢測模塊14檢測軸11在每一固定周期T的終止時刻對應(yīng)的實際位置。具體而言，軸11在初始時刻Ttl的實際位置為Ptl，在第一個固定周期的終止時刻T1對應(yīng)的實際位置為P1，在第i個固定周期的終止時刻Ti對應(yīng)的實際位置為Pi,依次類推?？刂颇K15控制軸11運動。具體而言，根據(jù)該每一固定周期的脈沖信號數(shù)計算軸11在該固定周期的終止時刻的目標(biāo)位置，根據(jù)目標(biāo)位置和實際位置計算每一固定周期對應(yīng)的軸11的目標(biāo)速度；進一步調(diào)整每一固定周期內(nèi)軸的當(dāng)前速度至目標(biāo)速度以控制軸以目標(biāo)速度運動。實際控制中，當(dāng)手輪12搖動時，脈沖信號獲取模塊13在第一個固定周期的終止時刻Tl獲取到第一個固定周期的脈沖信號數(shù)，控制模塊15根據(jù)第一個固定周期的脈沖信號數(shù)計算第一個固定周期內(nèi)軸11的目標(biāo)速度并控制軸11以該目標(biāo)速度運動。因此，第一個固定周期的終止時刻T1的實際位置P1與初始時刻Ttl的實際位置Ptl相同。下面，詳細介紹軸11在每一固定周期的目標(biāo)速度的運算過程:本實施例中，控制模塊15在脈沖信號獲取模塊13每獲取一個固定周期T的脈沖信號數(shù)后計算該固定周期T的終止時刻的目標(biāo)位置。具體而言，例如，脈沖信號獲取模塊13在第i個固定周期的終止時刻Ti獲 取了第i個固定周期T的脈沖信號數(shù)，則控制模塊15計算第i個固定周期T的終止時刻Ti的目標(biāo)位置Si，并且Si滿足:Si=SiJNjL (公式 I)其中，Si^1表不第1-Ι個固定周期的終止時刻IV1的目標(biāo)位置，Ni表不第i個固定周期T的脈沖信號數(shù)，L為手輪12每產(chǎn)生一個脈沖信號所對應(yīng)的步長。因為軸11在第一個固定周期T的終止時刻T1才開始運動，因此令Stl=Ptl,因此，軸11在第i個固定周期T的終止時刻Ti的目標(biāo)位置Si滿足:
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控系統(tǒng)的軸運動速度的控制方法，其特征在于，所述方法包括: 搖動手輪以產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號； 以固定周期獲取所述手輪的脈沖信號數(shù)； 根據(jù)所述脈沖信號數(shù)計算每一所述固定周期的終止時刻對應(yīng)的所述軸的目標(biāo)位置； 檢測所述軸在每一所述固定周期的終止時刻對應(yīng)的實際位置； 結(jié)合所述目標(biāo)位置和所述實際位置計算每一所述固定周期對應(yīng)的所述軸的目標(biāo)速度； 調(diào)整每一所述固定周期內(nèi)所述軸的當(dāng)前速度至所述目標(biāo)速度以控制所述軸以所述目標(biāo)速度運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述軸在第i個所述固定周期的終止時刻的目標(biāo)位置Si滿足:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述結(jié)合所述目標(biāo)位置和所述實際位置計算每一所述固定周期對應(yīng)的所述軸的目標(biāo)速度的步驟包括: 根據(jù)所述目標(biāo)位置和所述實際位置計算每一所述固定周期對應(yīng)的所述軸的規(guī)劃運動距離； 根據(jù)所述規(guī)劃運動距離計算每一所述固定周期所對應(yīng)的所述軸的目標(biāo)速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述軸在第i個所述固定周期的規(guī)劃運動距離Di滿足:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述λ的取值滿足:I< λ <3;使得在相鄰的兩個所述固定周期之間所述軸的速度能夠平滑過渡。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，T的取值范圍為30毫秒到50毫秒。
7.一種數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)控系統(tǒng)包括: 軸； 手輪，產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號； 脈沖信號獲取模塊，以固定周期獲取所述手輪的脈沖信號數(shù)； 位置檢測模塊，檢測所述軸在每一所述固定周期的終止時刻對應(yīng)的實際位置； 控制模塊，根據(jù)所述脈沖信號數(shù)計算每一所述固定周期的終止時刻對應(yīng)的所述軸的目標(biāo)位置，結(jié)合所述目標(biāo)位置和所述實際位置計算每一所述固定周期對應(yīng)的所述軸的目標(biāo)速度，并調(diào)整每一所述固定周期內(nèi)所述軸的當(dāng)前速度至所述目標(biāo)速度以控制所述軸以所述目標(biāo)速度運動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述軸在第i個所述固定周期的終止時刻的目標(biāo)位置Si滿足:
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊進一步根據(jù)所述目標(biāo)位置和所述實際位置計算每一所述固定周期對應(yīng)的所述軸的規(guī)劃運動距離；并根據(jù)所述規(guī)劃運動距離計算每一所述固定周期所對應(yīng)的所述軸的目標(biāo)速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述軸在第i個所述固定周期的規(guī)劃運動距離Di滿足:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)控系統(tǒng)及其軸運動速度的控制方法。該控制方法包括搖動手輪以產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號；以固定周期獲取手輪的脈沖信號數(shù)；根據(jù)脈沖信號數(shù)計算每一固定周期的終止時刻對應(yīng)的軸的目標(biāo)位置；檢測軸在每一固定周期的終止時刻對應(yīng)的實際位置；結(jié)合目標(biāo)位置和實際位置計算每一固定周期對應(yīng)的軸的目標(biāo)速度；調(diào)整每一固定周期內(nèi)軸的當(dāng)前速度至目標(biāo)速度以控制軸以目標(biāo)速度運動。通過上述方式，本發(fā)明能夠同時保證軸運動的位置精度和軸與手輪的同步性。
文檔編號G05B19/18GK103092126SQ20121059348
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者龔皓 申請人:深圳市配天數(shù)控科技有限公司