[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

说明书

本发明公开了一种环抛机的多电机运动控制系统及其控制方法，所述的系统包括主电源、工控机、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。本发明基于LabVIEW平台和研华通用API函数框架开发了多电机运动控制系统，通过工控机对控制指令进行高速处理，通过运动控制模块对不同类型的多个电机的控制和数据采集卡对机床各部分状态的监控实现不同类型的多个电机的协同控制，避免了电机之间的相互干渉。控制程序层次感强，操作与维护方便。与利用单片机、PLC等设备进行运动控制及测量相比具有更好的可维护性与稳定性，可准确平稳地对多个伺服电机、步进电机、变频电机、直线电机和主轴直驱电机进行控制，提高了控制效率。

技术领域

本发明属于大尺寸晶体环形抛光加工领域，特别涉及一种环抛机的多电机运动控制系统。

背景技术

在大尺寸晶体环形抛光加工领域中，大尺寸晶体的面形精度要求较高，环形抛光机中工件运动轨迹复杂，抛光盘运动必须低速平稳，盘面面型测量过程尽量快捷准确，盘面面型修整过程尽量简洁高效，这就对环形抛光机的多电机控制系统提出了操作方便、控制稳定、加工高效的协同控制要求。

目前对于多电机的运动控制多基于单片机芯片设计控制电路，控制系统成本较低，维护和使用较为方便。但对于多个不同类型的电机，特别是强调各个电机之间的协调控制和高效配合方面，单片机芯片控制电路开始显示出其不足。

美国NI公司研制的LabVIEW(Laboratory Virtual instrument EngineeringWorkbench的简写，中文名叫《实验室虚拟仪器工程工作台》)软件，以“软件就是仪器”为宗旨，主要应用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示等领域，适用于多种不同的操作系统平台，编程方便，人机交互界面直观友好，具有强大的数据可视化分析和控制能力。2016年7月，范志华等在期刊《农业与技术》上发表“基于LabVIEW的步进电机控制系统设计”一文，该系统基于LabVIEW实现控制步进电机的正反转过程并实时调节步进电机运行速度和时间，但该系统只控制一台步进电机，没有涉及其他多台步进电机或不同类型的电机。如果应用在大尺寸晶体环形抛光领域，较难解决多个电机的控制问题。中国专利CN 105141204A公开了“一种基于LabVIEW的多电机控制系统”，该系统利用上位机和运动控制卡对多个步进电机进行控制并被应用在视觉测量领域，但该系统控制多个步进电机，没有涉及其他不同种类的电机，如果应用在大尺寸晶体环形抛光领域，较难解决不同类型电机的协同控制问题。因此，需要一种多电机运动控制系统实现对环形抛光机的多台不同种类电机的协同控制。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能克服大尺寸晶体平面环形抛光加工过程中不同类型的多个电机协同配合问题的环抛机的多电机运动控制系统及其控制方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种环抛机的多电机运动控制系统，包括主电源、工控机、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；所述的运动控制模块包括运动控制卡A、运动控制卡B和运动控制卡C，所述的驱动模块包括伺服驱动器A、伺服驱动器B、伺服驱动器C、伺服驱动器D、直线电机驱动器、5相步进驱动器和AKD伺服驱动器；所述的变频器模块包括变频器A和变频器B；所述的电机模块包括工件进给伺服电机、工件转动伺服电机、修正盘进给变频电机、修正盘转动变频电机、车刀径向伺服电机、车刀轴向伺服电机、测头径向直线电机、测头轴向步进电机和主轴直驱电机；所述的主电源与工控机连接；

所述的工控机分别与运动控制卡A的输入端、运动控制卡B的输入端、运动控制卡C的输入端和数据采集卡的输出端连接；

所述的运动控制卡A的输出端分别与伺服驱动器A、伺服驱动器B、变频器A和变频器B的输入端连接；所述的伺服驱动器A、伺服驱动器B、变频器A和变频器B的输出端分别与工件进给伺服电机、工件转动伺服电机、修正盘进给变频电机和修正盘转动变频电机连接；