一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)定位方法，該方法所使用的裝置至少包括外部接口1、控制器2、驅(qū)動器3、執(zhí)行器6、一個角度傳感器5。外部接口1發(fā)送目標位置點x0信號至控制器2，控制器2按照回轉(zhuǎn)定位插補算法生成目標位置指令傳遞給驅(qū)動器3控制執(zhí)行器6驅(qū)動轉(zhuǎn)臂1進行運動，所述的角度傳感器5檢測轉(zhuǎn)臂1實際運行位置生成實際位置點x1信號，控制器2依據(jù)目標位置點x0信號和實際位置點x1信號的偏差生成的控制信號控制執(zhí)行器6消除偏差實現(xiàn)對轉(zhuǎn)臂1的閉環(huán)位置控制。本發(fā)明方法在單次安裝回參考原點后依據(jù)偏差實時補償目標位置擾動誤差，不需要劃分象限重新設(shè)置參考點，通過對二級轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)角的控制定位清洗換熱管，重復定位精度高。
【專利說明】
一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)定位方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及清洗設(shè)備和位置或方向的控制領(lǐng)域的定位控制方法，特別是一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]列管式蒸發(fā)罐的換熱管內(nèi)壁結(jié)垢問題是影響制糖業(yè)制糖效率與節(jié)能降耗的一大問題，通常，這種蒸發(fā)罐直徑大小不一(直徑約4-8米)，其內(nèi)換熱管工作面分布的換熱管數(shù)量巨大而且分布不規(guī)則。為替代目前國內(nèi)各糖廠實際普遍采用的人工高壓水逐根清洗換熱管，研制清洗面積有效覆蓋整個換熱管工作面的特殊轉(zhuǎn)臂式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)臂式清罐裝置。為了實現(xiàn)對蒸發(fā)罐換熱管的自動清洗，首先需要對換熱管進行定位。因此國內(nèi)外學者對蒸發(fā)罐清洗換管的定位方法進行了大量研究。中國專利文獻號CN 102305574 B于2011年8月23日公開的蒸發(fā)器換熱管清洗機，通過在機架、環(huán)形軌道上安裝行程位置傳感器，在機架運行到目標位置后傳感器信號發(fā)生跳變生成停止信號觸發(fā)停止實現(xiàn)機架的回轉(zhuǎn)定位，這種定位方式需要在定位的目標位置設(shè)置數(shù)量巨大的傳感器，機構(gòu)復雜而且定位精度不高；中國專利文獻號CN 103272813 A于2013年9月4日公開的列管式加熱器全自動清洗設(shè)備采用安裝定位塊的機械定位方式分區(qū)、換區(qū)定位回轉(zhuǎn)機架從而進一步定位換熱管，也需要在定位的目標位置設(shè)置數(shù)量巨大的定位塊，機構(gòu)復雜而且定位不可靠，定位精度也不高，其在不同區(qū)中執(zhí)行清洗任務時，需要重復定位原點，影響設(shè)備的定位精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，針對目前列管式蒸發(fā)罐換熱管的清洗裝置的換熱管定位采用的機械定位方式機構(gòu)復雜，定位不可靠，分區(qū)、換區(qū)定位精度不高的問題，研制的采用特殊轉(zhuǎn)臂式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)臂式清罐裝置并提供一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)定位方法，該方法采用閉環(huán)位置控制架構(gòu)，在單次回參考原點后，依據(jù)偏差實時補償目標位置擾動誤差，不需要劃分象限重新設(shè)置參考點，通過對二級轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)角的控制定位清洗換熱管，重復定位精度高。
[0004]為實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明的主要技術(shù)方案如下:
[0005]—種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)定位方法，該方法所使用的裝置至少包括外部接口
1、控制器2、驅(qū)動器3、執(zhí)行器6、一個角度傳感器5組成；所述執(zhí)行器6安裝在轉(zhuǎn)臂I的末端用于驅(qū)動轉(zhuǎn)臂I繞回轉(zhuǎn)中心軸線旋轉(zhuǎn)運動，所述角度傳感器5安裝在轉(zhuǎn)臂I的回轉(zhuǎn)中心軸線上，傳感器中心回轉(zhuǎn)中心軸線重合，用于檢測轉(zhuǎn)臂I實際運行位置。
[0006]所述的一種轉(zhuǎn)臂式清洗機器人回轉(zhuǎn)定位控制方法的具體過程為:
[0007]所述的外部接口 I發(fā)送目標位置點X。信號，控制器2接收目標位置點X。信號設(shè)置其控制目標位置，控制器2依據(jù)目標位置點X。信號按照回轉(zhuǎn)定位插補算法給驅(qū)動器3發(fā)送目標位置指令，驅(qū)動器3控制執(zhí)行器6執(zhí)行所述的目標位置指令值驅(qū)動轉(zhuǎn)臂I繞回轉(zhuǎn)中心軸線旋轉(zhuǎn)運動，所述的角度傳感器5檢測轉(zhuǎn)臂I實際運行位置的生成實際位置點X1信號；所述的外部干擾因子Ex4使得目標位置點X。信號與實際位置點X1信號存在偏差，控制器比較目標位置點Xe信號和實際位置點X i信號的偏差，依據(jù)偏差值計算相應的補償值并生成相應的控制信號，驅(qū)動器3接收控制器2生成的控制信號控制執(zhí)行器6執(zhí)行所述的控制信號驅(qū)動轉(zhuǎn)臂I消除這種偏差直至偏差值等于零，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)臂I的閉環(huán)位置控制。
[0008]所述的回轉(zhuǎn)定位插補算法，包括以下步驟:
[0009](I)初始化控制器2插補參數(shù)及位置點信號清零；
[0010]所述的插補參數(shù)包括插補加速度，插補減速度，插補速度，定時器采樣時間間隔；所述的位置點信號包括實際位置點X1信號、目標位置點X C信號；
[0011](2)控制器2接收外部接口 I發(fā)送的目標位置點X。信號設(shè)置其控制目標位置；
[0012](3)控制器2依據(jù)目標位置點X。信號和實際位置點X1信號計算偏差e，其中:偏差
e = X1-X0;
[0013](4)依據(jù)偏差e輸出補償控制量，其中:補償控制量=偏差eX補償系數(shù)i，調(diào)用控制器2連續(xù)插補指令進入連續(xù)插補運動；
[0014](5)判斷實際位置點X1信號=目標位置點X。信號條件；
[0015]所述的實際位置點X1信號=目標位置點X c信號條件的判斷依據(jù)是實際位置點X !信號=目標位置點&信號；當所述的判斷條件成立時，實際位置點X:信號等于目標位置點X。信號，此時偏差e = 0，轉(zhuǎn)臂I運行到目標位置點X。，插補結(jié)束；否則當所述的判斷條件不成立時程序進入步驟(6)循環(huán)采樣過程；
[0016](6)循環(huán)采樣過程中判斷是否滿足傳感器采樣條件；
[0017]所述的傳感器采樣條件是實際位置點X1信號與目標位置點X。信號不相等且采樣定時器采樣時間到；當所述的傳感器采樣條件成立時，鎖存并采樣轉(zhuǎn)臂I的實際位置點X1信號，返回步驟(3);否則當所述的傳感器采樣條件不成立時程序返回步驟(5);
[0018]所述的執(zhí)行器6反饋信號V1接入驅(qū)動器3構(gòu)成半閉環(huán)位置控制。
[0019]所述的角度傳感器5實際位置點^信號接入控制器2構(gòu)成閉環(huán)位置控制。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:
[0021](I)角度傳感器5反饋位置測量點^信號接入控制器2構(gòu)成閉環(huán)位置控制架構(gòu)補償擾動偏差的影響，保證定位精度。
[0022](2)該方法不需要劃分象限從新設(shè)置參考點，單次回參考原點后通過對兩級轉(zhuǎn)臂的角度控制聯(lián)合定位換熱管，重復定位精度高。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)定位方法框圖。
[0024]圖2為本發(fā)明一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)定位方法流程圖。
[0025]附圖中:1-外部接口 ；2_控制器；3_驅(qū)動器；4_外部干擾因子Ex;5-角度傳感器；6-執(zhí)行器。
【具體實施方式】
:
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細說明:
[0027]如圖1所示，本發(fā)明一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)定位方法，該方法所使用的裝置包括外部接口 1，例如工業(yè)平板電腦或觸摸屏發(fā)送運行目標位置信息；控制器2，可以采用不同廠家的已有型號的獨立式或PCI卡槽式多軸運動控制器，例如雷賽PMC6496運動控制器或深圳正運動ZMC206運動控制器；驅(qū)動器3，可以采用不同廠家已有型號的伺服電機驅(qū)動器；執(zhí)行器6，例如伺服電機減速器組；角度傳感器5可采用不同類型的編碼器，例如用海德漢ERN120編碼器、多摩川多摩川0IH-48-2500P8編碼器；所述執(zhí)行器6安裝在轉(zhuǎn)臂I的末端用于驅(qū)動轉(zhuǎn)臂I繞回轉(zhuǎn)中心軸線旋轉(zhuǎn)運動，所述角度傳感器5安裝在轉(zhuǎn)臂I的回轉(zhuǎn)中心軸線上，傳感器中心回轉(zhuǎn)中心軸線重合，用于檢測轉(zhuǎn)臂I實際運行位置。
[0028]所述的一種轉(zhuǎn)臂式清洗機器人回轉(zhuǎn)定位控制方法的具體過程為:
[0029]所述的外部接口 I發(fā)送目標位置點X。信號，控制器2接收目標位置點X。信號設(shè)置其控制目標位置，控制器2依據(jù)目標位置點X。信號按照回轉(zhuǎn)定位插補算法給驅(qū)動器3發(fā)送目標位置指令，驅(qū)動器3控制執(zhí)行器6執(zhí)行所述的目標位置指令值驅(qū)動轉(zhuǎn)臂I繞回轉(zhuǎn)中心軸線旋轉(zhuǎn)運動，所述的角度傳感器5檢測轉(zhuǎn)臂I實際運行位置的生成實際位置點X1信號；所述的外部干擾因子Ex4使得目標位置點X。信號與實際位置點X1信號存在偏差，控制器2比較目標位置點&信號和實際位置點X:信號的偏差，依據(jù)偏差值計算相應的補償值并生成相應的控制信號，驅(qū)動器3接收控制器2生成的控制信號控制執(zhí)行器6執(zhí)行所述的控制信號驅(qū)動轉(zhuǎn)臂I消除這種偏差直至偏差值等于零，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)臂I的閉環(huán)位置控制。
[0030]如圖2所示，所述的回轉(zhuǎn)定位插補算法，包括以下步驟:
[0031](I)初始化控制器2插補參數(shù)及位置點信號清零；
[0032]所述的插補參數(shù)包括插補加速度，插補減速度，插補速度，定時器采樣時間間隔；所述的位置點信號包括實際位置點X1信號、目標位置點X c信號；
[0033](2)控制器2接收外部接口 I發(fā)送的目標位置點X。信號設(shè)置其控制目標位置；
[0034](3)控制器2依據(jù)目標位置點X。信號和實際位置點X1信號計算偏差e，其中:偏差e = X1-X0;
[0035](4)依據(jù)偏差e輸出補償控制量，其中:補償控制量=偏差eX補償系數(shù)i，調(diào)用控制器2連續(xù)插補指令進入連續(xù)插補運動；
[0036](5)判斷實際位置點X1信號=目標位置點X。信號條件；
[0037]所述的實際位置點X1信號=目標位置點X c信號條件的判斷依據(jù)是實際位置點X !信號=目標位置點&信號；當所述的判斷條件成立時，實際位置點X:信號等于目標位置點X。信號，此時偏差e = 0，轉(zhuǎn)臂I運行到目標位置點X。，插補結(jié)束；否則當所述的判斷條件不成立時程序進入步驟(6)循環(huán)采樣過程；
[0038](6)循環(huán)采樣過程中判斷是否滿足傳感器采樣條件；
[0039]所述的傳感器采樣條件是實際位置點X1信號與目標位置點X。信號不相等且采樣定時器采樣時間到；當所述的傳感器采樣條件成立時，鎖存并采樣轉(zhuǎn)臂I的實際位置點X1信號，返回步驟(3);否則當所述的傳感器采樣條件不成立時程序返回步驟(5);
[0040]所述的執(zhí)行器6反饋信號”例如伺服電機尾部的編碼器信號接入驅(qū)動器3構(gòu)成半閉環(huán)位置控制。
[0041]所述的角度傳感器5實際位置點X1信號例如編碼器信號接入控制器2構(gòu)成脈沖閉環(huán)位置控制。
[0042]本發(fā)明方法采用閉環(huán)位置控制架構(gòu)，在單次回參考原點后，依據(jù)偏差實時補償目標位置擾動誤差，不需要劃分象限重新設(shè)置參考點，通過對二級轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)角的控制定位清洗換熱管，重復定位精度高。
[0043]最后說明的是本發(fā)明的一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)定位方法不局限于上述實施例，還可以做出各種修改、變換和變形。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改、修飾或等同變化，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的思想和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
【主權(quán)項】
1.一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)定位方法，該方法所使用的裝置至少包括外部接口(1)、控制器⑵、驅(qū)動器(3)、執(zhí)行器(6)、一個角度傳感器(5)組成；所述執(zhí)行器(6)安裝在轉(zhuǎn)臂I的末端用于驅(qū)動轉(zhuǎn)臂I繞回轉(zhuǎn)中心軸線旋轉(zhuǎn)運動，所述角度傳感器(5)安裝在轉(zhuǎn)臂I的回轉(zhuǎn)中心軸線上，傳感器中心回轉(zhuǎn)中心軸線重合，用于檢測轉(zhuǎn)臂I實際運行位置； 其特征在于，一種轉(zhuǎn)臂式清洗機器人回轉(zhuǎn)定位控制方法的具體過程為: 所述的外部接口(I)發(fā)送目標位置點&信號，控制器(2)接收目標位置點X。信號設(shè)置其控制目標位置，控制器⑵依據(jù)目標位置點X。信號按照回轉(zhuǎn)定位插補算法給驅(qū)動器(3)發(fā)送目標位置指令，驅(qū)動器(3)控制執(zhí)行器(6)執(zhí)行所述的目標位置指令值驅(qū)動轉(zhuǎn)臂I繞回轉(zhuǎn)中心軸線旋轉(zhuǎn)運動，所述的角度傳感器(5)檢測轉(zhuǎn)臂I實際運行位置的生成實際位置點^信號；所述的外部干擾因子Ex (4)使得目標位置點X。信號與實際位置點X 號存在偏差，控制器(2)比較目標位置點X。信號和實際位置點X1信號的偏差，依據(jù)偏差值計算相應補償值并生成相應的控制信號，驅(qū)動器(3)接收控制器(2)生成的控制信號控制執(zhí)行器(6)執(zhí)行所述的控制信號驅(qū)動轉(zhuǎn)臂I消除這種偏差直至偏差值等于零，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)臂I的閉環(huán)位置控制； 所述的回轉(zhuǎn)定位插補算法，包括以下步驟: (1)初始化控制器(2)插補參數(shù)及位置點信號清零； 所述的插補參數(shù)包括插補加速度，插補減速度，插補速度，定時器采樣時間間隔；所述的位置點信號包括實際位置點X1信號、目標位置點X。信號； (2)控制器⑵接收外部接口⑴發(fā)送的目標位置點X。信號設(shè)置其控制目標位置； (3)控制器(2)依據(jù)目標位置點X。信號和實際位置點X1信號計算偏差e，其中:偏差e=Χι-Χο； (4)依據(jù)偏差e輸出補償控制量，其中:補償控制量=偏差eX補償系數(shù)i，調(diào)用控制器(2)連續(xù)插補指令進入連續(xù)插補運動； (5)判斷實際位置點X1信號=目標位置點X。信號條件； 所述的實際位置點X1信號=目標位置點X c信號條件的判斷依據(jù)是實際位置點X:信號=目標位置點Xe信號；當所述的判斷條件成立時，實際位置點X ^言號等于目標位置點X。信號，此時偏差e = O，轉(zhuǎn)臂I運行到目標位置點X。，插補結(jié)束；否則當所述的判斷條件不成立時程序進入步驟(6)循環(huán)采樣過程； (6)循環(huán)采樣過程中判斷是否滿足傳感器采樣條件； 所述的傳感器采樣條件是實際位置點X1信號與目標位置點X c信號不相等且采樣定時器采樣時間到；當所述的傳感器采樣條件成立時，鎖存并采樣轉(zhuǎn)臂I的實際位置點X1信號，返回步驟(3);否則當所述的傳感器采樣條件不成立時程序返回步驟(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)定位方法，其特征在于:所述的執(zhí)行器(6)反饋信號V1接入驅(qū)動器(3)構(gòu)成半閉環(huán)位置控制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)臂式清罐裝置轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)定位方法，其特征在于:所述的角度傳感器(5)實際位置點^信號接入控制器(2)構(gòu)成閉環(huán)位置控制。
【文檔編號】F28G15/08GK105890444SQ201410767188
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月15日
【發(fā)明人】潘海鴻, 涂曉曉, 陳琳, 黃炳瓊, 龔建剛, 董海濤, 王萌
【申請人】廣西大學