[发明专利]一种基于PLC控制的桁架五轴机械手的防碰撞方法

权利要求书

1.一种基于PLC控制的桁架五轴机械手的防碰撞方法，包括如下步骤，其特征在于：

S1：问题引入阶段：

S11：将可编程逻辑控制器(PCL)的电源与外界的电源相连接，通过编写改变其内部程序，向控制器的内部输入轴运动指令的各项参数；

S12：将桁架设备的电源与外界的电源相连接，并启动桁架设备运行，桁架五轴机械手的机械结构一般由一个横行轴(X轴)，两个引拔轴(Y1、Y2轴)，两个上下轴(Z1、Z2轴)，对桁架五轴机械手进行多次试验，从其运作过程中发现点位设置错误而导致Y1、Y2轴相向发生撞机的问题；

S2：参数设置与计算阶段：

S21：根据实际情况，设置导程L，齿数比K，总位移距离S(引拔轴Y1与引拔轴Y2之间间隔距离)，安全距离F(引拔轴Y1与引拔轴Y2的最小距离)，每转给定脉冲数G，编码器单圈反馈脉冲数H，编码器当前反馈脉冲数J₁,J₂，加速度a₁,a₂以及电机额定转速；

S22：根据已知数据，通过公式计算最大脉冲数，具体的计算公式如下：

其中，Max--最大脉冲数，G--每转给定脉冲数；

S23：根据已知数据，通过公式计算两轴当前坐标，具体的计算公式如下：

其中，S₁--引拔轴Y1当前位置，S₂--引拔轴Y2当前位置，J₁--引拔轴Y1当前反馈脉冲数，J₂--引拔轴Y2当前反馈脉冲数，L--导程，K--齿数比，H--编码器单圈反馈脉冲数；

S3：点位示教模式阶段：

S31：进行点位示教操作时，两个引拔轴(Y1、Y2轴)一般为一轴点动、另一轴静止，在本发明中作出的假定预设为Y1轴运动，Y2轴静止；

S32：根据假定预设，当引拔轴Y1开始运动时，将目标位置以绝对运动的方式运动,然后通过公式计算出运动所需的脉冲数，并添加到可编程逻辑控制器(PCL)的绝对运动的指令中，轴修正对应所需的脉冲数的计算公式如下：

S_t＝S-S₂-F；

其中，S_t--轴修正后的目标位置,S--总位移距离(引拔轴Y1与引拔轴Y2之间间隔距离),S₂--引拔轴Y2当前位置，S_m--轴修正对应所需的脉冲数，F--安全距离(引拔轴Y1与引拔轴Y2的最小距离)，G--每转给定脉冲数，L--导程，H--编码器单圈反馈脉冲数；

S4：相向运动阶段：

S41：当点数数据不是通过示教而是直接设置，又或者是由于操作人员错误示教而导致得到两个实际会相向运动发生相撞的点位时，可编程逻辑控制器(PCL)的内部程序将对引拔轴Y1与引拔轴Y2的位置进行如下判断：

S_t1+S_t2+F≥S；

其中，S_t1--引拔轴Y1修正后的位置，S_t2--引拔轴Y2修正后的位置，F--安全距离(引拔轴Y1与引拔轴Y2的最小距离)，S--总位移距离(引拔轴Y1与引拔轴Y2之间间隔距离)；

S42：一旦判别上述公式成立，桁架设备会立即触发报警，并进行紧急制停、停止引拔轴(Y1、Y2轴)运动，同时提示操作人员相关点位设置错误；

S43：操作人员接收到错误报警后，利用可编程逻辑控制器(PCL)对机械手报错的机械结构的运行参数进行重新设置，然后重新启动桁架设备，恢复桁架设备的正常运作；

S5：安全试验阶段：

S51：根据计算出的数据，对机械手的两个引拔轴(Y1、Y2轴)的位置进行调节后，启动桁架设备进行试验，观察两个引拔轴(Y1、Y2轴)是否可以在高速运行的情况下稳定停止在安全距离，并观察设备是否能够在Y1轴与Y2轴发生相向发生撞机时紧急致停、触发警报，通过试验的桁架设备即完成改进，可正式投入使用。

2.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的桁架五轴机械手的防碰撞方法，其特征在于：所述S11中的可编程逻辑控制器(PCL)的轴运动指令主要包括目标的位置、速度、轴号等相关参数。

3.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的桁架五轴机械手的防碰撞方法，其特征在于：所述S21中的电机默认的额定转速为3000r/min，以此算出最大脉冲频率，调速时一般不超过最大脉冲频率。