[发明专利]一种环抛机的多电机运动控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种环抛机的多电机运动控制系统，其特征在于：包括主电源(1)、工控机(2)、运动控制模块、驱动模块、电机模块、变频器模块和数据采集卡(3)；所述的运动控制模块包括运动控制卡A(4)、运动控制卡B(5)和运动控制卡C(6)，所述的驱动模块包括伺服驱动器A(7)、伺服驱动器B(8)、伺服驱动器C(11)、伺服驱动器D(12)、直线电机驱动器(13)、(5)相步进驱动器(14)和AKD伺服驱动器(15)；所述的变频器模块包括变频器A(9)和变频器B(10)；所述的电机模块包括工件进给伺服电机(16)、工件转动伺服电机(17)、修正盘进给变频电机(18)、修正盘转动变频电机(19)、车刀径向伺服电机(20)、车刀轴向伺服电机(21)、测头径向直线电机(22)、测头轴向步进电机(23)和主轴直驱电机(24)；所述的主电源(1)与工控机(2)连接；

所述的工控机(2)分别与运动控制卡A(4)的输入端、运动控制卡B(5)的输入端、运动控制卡C(6)的输入端和数据采集卡(3)的输出端连接；

所述的运动控制卡A(4)的输出端分别与伺服驱动器A(7)、伺服驱动器B(8)、变频器A(9)和变频器B(10)的输入端连接；所述的伺服驱动器A(7)、伺服驱动器B(8)、变频器A(9)和变频器B(10)的输出端分别与工件进给伺服电机(16)、工件转动伺服电机(17)、修正盘进给变频电机(18)和修正盘转动变频电机(19)连接；

所述的运动控制卡B(5)的输出端分别与伺服驱动器C(11)和伺服驱动器D(12)的输入端连接，所述的伺服驱动器C(11)和伺服驱动器D(12)的输出端分别与车刀径向伺服电机(20)和车刀轴向伺服电机(21)连接；

所述的运动控制卡C(6)的输出端分别与直线电机驱动器(13)、(5)相步进驱动器(14)和AKD伺服驱动器(15)的输入端连接，所述的直线电机驱动器(13)、(5)相步进驱动器(14)和AKD伺服驱动器(15)的输出端分别与测头径向直线电机(22)、测头轴向步进电机(23)和主轴直驱电机(24)连接；

所述的数据采集卡(3)的输入端与电机模块各电机的状态信号输出接口相连接；

所述的工控机(2)安装基于LabVIEW平台和研华通用API函数框架开发的数据处理系统，所述的数据处理系统包括常用功能模块、工件及修正盘运动控制模块、盘面面型测量模块、机床状态显示模块、盘面面型修整模块和急停模块；

所述的常用功能模块由运动控制卡开关、驱动器开关、液压油泵和水冷机启动开关、复位开关、状态显示灯和电机状态显示栏组成，运动控制卡开关实现对运动控制卡的开启及关闭；驱动器开关实现对各个驱动器单元的开启及关闭；液压油泵和水冷机启动开关实现对液压油泵和水冷机的开启及关闭，随后实现主轴直驱电机(24)的开启及关闭；复位开关实现对机床错误的重新设置和停止其运动；状态显示灯实现对机床各个关键部分状态的监控；电机状态显示栏对所有电机的状态进行实时监控并反馈到用户操作界面中；

所述的工件及修正盘运动控制模块由工件运动控制模块和修正盘运动控制模块组成，工件运动控制模块对工件进给伺服电机(16)和工件转动伺服电机(17)进行独立控制，包括实现工件的左右摆动和旋转运动；修正盘运动控制模块对修正盘进给变频电机(18)和修正盘转动变频电机(19)进行独立控制，包括实现修正盘的左右摆动和旋转运动；

所述的盘面面型测量模块由测量起点控制模块、参数输入模块、测量控制模块及参数显示模块组成，测量起点控制模块实现测量起点的点对点灵活控制；参数输入模块实现对测量参数及要求的输入；测量控制模块实现对测量动作的控制；参数显示模块实现对测量参数的实时显示；

所述的机床状态显示模块对机床的工件进给伺服电机(16)、工件转动伺服电机(17)、修正盘进给变频电机(18)、修正盘转动变频电机(19)、车刀径向伺服电机(20)、车刀轴向伺服电机(21)、测头径向直线电机(22)、测头轴向步进电机(23)和主轴直驱电机(24)的状态进行实时显示，便于在操作过程中及时发现问题并通过调试解决；

所述的盘面面型修整模块由修整参数输入模块、修整控制模块及修整参数显示模块组成，修整参数输入模块实现对修整参数及要求的输入；修整控制模块实现对修整动作的控制；修整参数显示模块实现对修整参数的实时显示；

所述的急停模块优先级最高，内嵌于常用功能模块、工件及修正盘运动控制模块、盘面面型测量模块、机床状态显示模块和盘面面型修整模块中，当电机状态异常时，操作人员按下急停按钮触发此模块，迅速停止各个电机的所有动作。

2.一种环抛机的多电机运动控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、数据处理系统通过LabVIEW的定时结构和事件结构预先设置好各个布尔按钮值变化时触发的事件分支并明确触发各个事件分支的条件；

B、数据采集卡(3)在定时结构的设置下按时对电机模块的各电机的状态进行扫描，将数据传至布尔数组中，实现对电机模块的各电机状态的实时监控；

C、数据处理系统触发LabVIEW事件结构启动运动控制模块和驱动模块的各驱动器；

D、运动控制模块的参数信息发生改变时，数据处理系统的定时结构扫描所有预设事件分支，将改变之后的参数信息和所有触发各事件分支的条件相比较，将匹配成功的事件结构分支中包含的脉冲、方向和频率等控制信息及命令通过工控机(2)传输至运动控制模块中；

E、运动控制模块按照事件分支中包含的控制信息及命令向对应电机的驱动器输出脉冲信号和方向信号，实现对对应电机的精确控制。