[发明专利]开放式交流伺服运动控制试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及数控设备的运动控制技术，特别涉及交流伺服驱动的开放式运动控制系统。

背景技术

现有的运动控制试验系统，包括机械执行设备与电路控制设备，只要在电路控制设备上运行相应的运动控制程序就可以直接控制机械执行设备的运动状态。操作人员通过检测、观察机械设备的执行情况来对运动控制程序本身进行评价。

为了克服电子硬件平台对于程序的限制，提高系统的通用性，现有运动控制程序(应用)的试验系统多采用开放式设计。按照IEEE定义，一个开放式系统应提供这样的能力：不同平台上运行的应用程序都能够在系统上完全实现，并能和其他系统应用互操作，且具有一致性的用户界面。例如基于PC的试验系统，利用PC本身的通用性便可以运行多种平台的运动控制程序。

以中国专利CN2573125为例，该专利公开了一种立式高速数控铣床，包括电路控制设备与机械执行设备，该专利的机械执行设备包括依次滑动连接的X、Y维度运动机构(分别由伺服机驱动、相应的平台以及滑动连接件构成)以及Z维度运动机构(由伺服机驱动与相应的伸缩支撑杆组成)，其中刀具(负载)设于X维度运动机构上。只要在电路控制设备上加载运动控制程序，电路控制设备就能通过控制各个运动机构的伺服机，最终实现对三维空间内任意形状产品的精加工。

然而上述专利仍存在如下技术缺陷：

X维度、Y维度运动机构的整体质量较大，完全由Z维度运动机构的伸缩支撑杆(以下简称Z轴)进行承重，Z轴所承受的动态荷载较大，长期使用容易发生断裂，无论是在试验系统还是在工厂应用中都会发生安全事故。关键是承重作为一种负载扰动因素会导致Z向上、下运动参数不对称，上、下运动动态响应不一致，最终致使位置稳态精度出现误差，对三轴联动插补极为不利。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够降低Z轴负载，避免Z轴断裂、减小荷重扰动影响的开放式交流伺服运动控制试验系统。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

开放式交流伺服运动控制试验系统，包括电路控制设备与机械执行设备，其中机械执行设备包括分别控制X、Y、Z三个维度位移量的伺服电机以及伺服电机所带动的运动架体，其中X维度的运动架体滑动连接在Y维度的运动架体上，Z维度的运动架体为升降机构；所述升降机构位于X、Y维度的运动架体的旁侧；所述电路控制设备包括分别安装在所述X、Y、Z维度的运动架体上的位移传感器，分别与X、Y、Z维度的伺服电机连接的电机驱动器，与所述位移传感器及电机驱动器连接的运动控制器(运动控制板卡)及工控机。

采用本发明具有如下技术效果：

1、使用前先要调零，即确定X、Y、Z维度的运动架体处于某一位置时，整个试验系统处于(0，0，0)位置，这需要对所述可编程逻辑单元将此位置的位置信息记为(0，0，0)。所述(0，0，0)位置可以任意选择，不具有特殊要求；

2、向所述可编程逻辑单元输入需要检测的数控程序，所述可编程逻辑单元根据所输入的数控程序分别向与X、Y、Z维度对应的电机驱动器输入相应的位移偏量，于是伺服电机在电机驱动器的作用下带动运动架体运动。

由于Z维度的运动架体不是设置于X、Y维度运动架体的下方，而是设置在X、Y维度运动架体的旁侧，所以Z维度的运动架体(即升降机构)的荷载大幅度减小，不易发生Z轴断裂的现象，该构造能尽量减小重力负荷扰动引起的位置动态误差，从而有助于提高系统位置伺服精度。

3、在X、Y、Z维度的运动架体运动的过程中，所述位移传感器会把检测到的实际的位移量(x1，y1，z1)反馈给运动控制板卡，运动控制板卡对系统实现实时的运动规划与控制，会根据检测的位移量与数控程序预计的位移量之间进行比较，从而实现对所述数控程序的评价。

进一步，所述控制板卡插入工控机PCI插槽，与工控机实现通讯，工控机能对系统进行监控和管理，显示各轴运行及多轴联动插补轨迹。

由于部分程序需要在运行前由相关人员提供临时参数，所述数控面板成为临时参数的输入装置；由于对数控程序进行评价后，需要进行一定的显示或通知，所以需要显示器或扬声器，进行视频或音频的显示或通知。

进一步，还包括教学模拟刀具与模拟待加工工件，刀具与待加工工件两者中的一个设于所述升降机构上，另一个则设于所述X维度的运动架体上。