[发明专利]一种用于增量式码盘性能的提高系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于机器人自动化领域，尤其涉及一种用于增量式码盘性能的提高系统及其方法。

背景技术

机器人操作是指通过某种机构使末端工具在空间运动。为了满足实际生产需要，末端工具应该按照确定的轨迹运动，即控制机器人末端工具在每一时刻的位姿，这需要在任意时刻控制机器人各个关节的准确位置来实现。因此准确记录电机位置有重要意义。

伺服电机的位置检测方法有很多，其中光电码盘在机器人控制中应用最广。光电码盘按工作产生信号不同通常分为绝对式码盘和增量式码盘。其中，绝对式码盘产生的电机位置信号是唯一的，任何时刻均能获知电机的位置。绝对式码盘的抗干扰特性较强，可靠性较高，但由于其输出信号比较复杂，为信号处理电路的设计带来困难，此外，绝对式码盘的成本也偏高。增量式码盘通过电机转动时输出正交脉冲，由计数设备处理计算出其位置，当编码器静止或系统断电时，依靠计数设备的内部存储器记录位置信息。对于采用增量式码盘的伺服电机，当系统断电后，电机不能有任何抖动，否则，计数设备记忆的零点位置发生偏移，而且这种偏移量只有在错误的生产结果出现后才能知道，这在工业现场是不允许发生的。

综上所述，绝对式码盘的位置信息任何时候可以直接读取，可是成本偏高，硬件电路复杂。而对于增量式码盘，当电机断电后重启，或者掉电期间电机存在非正常转动，如抱闸失灵时，电机的实际位置不易获知。因此对于采用增量式码盘的伺服电机，当上位机断电时需要有一个外部系统来记录电机的位置，否则每次开机都重新标定电机位置较为麻烦，有时甚至是不可行的。鉴于目前增量式码盘应用广泛，若能克服增量式码盘的不足，具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种增量式码盘性能的提高系统及其方法。其在原机器人系统的基础上加装本发明提出的上述系统，在上位机断电时由该系统来记录电机位置，可实现增量式码盘的绝对计数功能。

本发明公开的用于增量式码盘性能提高系统，其包括：

机器人计算机系统，其用于控制机器人的运行并利用增量式码盘检测机器人关节的当前位置信息，其在机器人结束工作时向单片机系统发送机器人关节的当前位置信息，并在机器人开始工作时从单片机系统接收机器人关节的当前位置信息；

单片机系统，其用于在接收到机器人计算机系统发送的机器人关节的当前位置信息后，检测增量式码盘发出的脉冲信息，并根据所述脉冲信息更新所述机器人关节的当前位置信息。

本发明公开的用于增量式码盘性能提高方法，其包括：

步骤1、机器人计算机系统利用增量式码盘检测机器人关节的位置信息；

步骤2、机器人计算机系统向单片机系统发送机器人关节的当前位置信息，并结束机器人的工作；

步骤3、单片机系统接收到所述机器人计算机系统发送的机器人关节的当前位置信息后，检测所述增量式码盘的脉冲信息；

步骤4、根据所检测到的脉冲信息更新所述机器人关节的当前位置信息；

步骤5、机器人重新开始工作，所述机器人计算机系统从所述单片机系统获取所述机器人关节的当前位置信息。

本发明取得的有益效果是提出了一种来记录上位机断电时电机位置的系统和方法：

优点一，可实现相对码盘的绝对计数功能，机器人系统不需要每次上电都重新标定；

优点二，在机器人系统上增加单片机系统，方便快捷地实现提升原系统功能；

优点三，成本低，结构简单，可靠性高；

优点四，系统功耗低，并采用先进的电源管理方案。不需更换电池，方便用户；

优点五，适用性广，针对不同型号的码盘，使用相应的码盘接口便可实现改装。

附图说明

图1是本发明中机器人系统结构框图；

图2是本发明中电源管理模块的工作原理示意图；

图3是本发明中增量式码盘脉冲计数原理示意图；

图4是本发明中码盘信号处理模块的实现原理示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

图1示出了本发明中具有增量式码盘性能提高装置的机器人系统结构框图。如图1中所示该机器人系统包括：机器人1、机器人关节2、电机3、电机控制器4、增量式码盘5、机器人计算机系统6以及单片机系统7；所述机器人计算机系统6以及单片机系统7共同构成用于增量式码盘性能提高的装置。