專利名稱：直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備及其定位控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自控領(lǐng)域，具體而言，涉及直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備及其控制方法。
背景技術(shù)：
在數(shù)控機(jī)床，噴繪機(jī)、數(shù)碼印刷設(shè)備等各種工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備中，直線移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制有著廣泛的應(yīng)用。在直線移動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，由于傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的誤差及原點(diǎn)檢測器件的檢測偏差導(dǎo)致出現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)定位誤差。相關(guān)技術(shù)解決該問題的方法有1)在移動(dòng)物體上安裝光柵尺，精確檢測移動(dòng)物體的位置，控制器根據(jù)其反饋的位置信號(hào)進(jìn)行判斷處理，實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)精確定位。2)通過傳動(dòng)系統(tǒng)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€移動(dòng)，在傳動(dòng)軸上安裝旋轉(zhuǎn)編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器，控制器根據(jù)其反饋的位置信號(hào)進(jìn)行判斷處理，實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)定位。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)方法1由于光柵尺成本較高，所以不利于推廣；方法2的定位精度受到原點(diǎn)檢測器件的檢測偏差影響，仍存在不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備及其定位控制方法，以解決直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備的定位精度問題。在本發(fā)明的實(shí)施例中，提供了一種直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備，其包括機(jī)座、固定安裝在機(jī)座上的直線導(dǎo)軌、配合直線導(dǎo)軌以直線往復(fù)移動(dòng)的負(fù)載、驅(qū)動(dòng)負(fù)載的電機(jī)，還包括限位檢測裝置，用于檢測負(fù)載的原點(diǎn)位置；位移檢測裝置，用于檢測負(fù)載在定位區(qū)域內(nèi)的相對(duì)位移量；控制器，連接限位檢測裝置、位移檢測裝置和電機(jī)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，提供了一種直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備的定位控制方法，直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備包括機(jī)座、固定安裝在機(jī)座上的直線導(dǎo)軌、配合直線導(dǎo)軌以直線往復(fù)移動(dòng)的負(fù)載、 驅(qū)動(dòng)負(fù)載的電機(jī)，直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備還包括限位檢測裝置，用于檢測負(fù)載的原點(diǎn)位置；位移檢測裝置，用于檢測負(fù)載在定位區(qū)域內(nèi)的相對(duì)位移量；控制器，連接限位檢測裝置、位移檢測裝置和電機(jī)，方法包括控制器根據(jù)限位檢測裝置的位置檢測結(jié)果和位移檢測裝置的位移檢測結(jié)果，控制電機(jī)的動(dòng)作。本發(fā)明實(shí)施例的直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備及其定位控制方法，因?yàn)椴捎孟尬粰z測裝置和位移檢測裝置控制定位，所以克服了現(xiàn)有技術(shù)的定位控制成本較高或者精度不高的問題， 以較低的成本實(shí)現(xiàn)了較高的定位精度。


此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來詳細(xì)說明本發(fā)明。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備，其包括機(jī)座(即安裝底板)、 固定安裝在機(jī)座上的直線導(dǎo)軌2、配合直線導(dǎo)軌以直線往復(fù)移動(dòng)的負(fù)載4、驅(qū)動(dòng)負(fù)載4的電機(jī)8，例如電機(jī)8為步進(jìn)電機(jī)，通過膜片式聯(lián)軸器與滾珠絲桿6連接，并驅(qū)動(dòng)由滾珠絲桿6形成的傳動(dòng)系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)負(fù)載4沿直線導(dǎo)軌2進(jìn)行往復(fù)移動(dòng)。該直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備還包括限位檢測裝置，用于檢測負(fù)載的原點(diǎn)位置；位移檢測裝置，用于檢測負(fù)載在定位區(qū)域內(nèi)的相對(duì)位移量；控制器(圖中未示出)，連接限位檢測裝置、位移檢測裝置和電機(jī)8。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了該直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備的定位控制方法，包括控制器根據(jù)限位檢測裝置的位置檢測結(jié)果和位移檢測裝置的位移檢測結(jié)果，控制電機(jī)8的動(dòng)作。相關(guān)技術(shù)采用光柵尺控制定位精度成本太高，采用旋轉(zhuǎn)編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器控制定位精度又偏差較大。而本實(shí)施例中采用限位檢測裝置和位移檢測裝置來控制定位，限位檢測裝置和位移檢測裝置的成本低于光柵尺，所以克服了現(xiàn)有技術(shù)的定位控制成本較高的問題，限位檢測裝置和位移檢測裝置的精度都比較高，因此本實(shí)施例以較低的成本實(shí)現(xiàn)了較高的定位精度。優(yōu)選地，如圖1所示，限位檢測裝置包括擋片5，其一端安裝在負(fù)載4上，另一端伸向機(jī)座；光電開關(guān)傳感器7，其安裝在機(jī)座上，處于擋片5的運(yùn)動(dòng)軌跡上，光電開關(guān)傳感器 7具有配合擋片5穿過的槽。槽型光電開關(guān)傳感器內(nèi)設(shè)置整形或放大電路，以保證槽型光電開關(guān)傳感器的靈敏度。優(yōu)選地，如圖1所示，光電開關(guān)傳感器7位于負(fù)載4的直線往復(fù)移動(dòng)的原點(diǎn)位置。 該原點(diǎn)位置即負(fù)載的運(yùn)動(dòng)起始位置。設(shè)置在傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載上的擋片5經(jīng)過光電開關(guān)傳感器7時(shí)，可以觸發(fā)光電開關(guān)傳感器7。光電開關(guān)傳感器7檢測到擋片5時(shí)發(fā)出信號(hào)A ；控制器當(dāng)接收到信號(hào)A時(shí)，實(shí)時(shí)地停止電機(jī)，從而避免傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載移出其有效的行程。優(yōu)選地，如圖1所示，位移檢測裝置包括擋塊3，其一端安裝在負(fù)載4上，另一端伸向機(jī)座；差動(dòng)變壓器式位移傳感器1，其安裝在機(jī)座上，處于擋塊3的運(yùn)動(dòng)軌跡上，差動(dòng)變壓器式位移傳感器1的滑桿配合擋塊3的抵觸。為了提高定位精度，可以采用高精度的差動(dòng)變壓器式位移傳感器。該差動(dòng)變壓器式位移傳感器通過內(nèi)置的兩個(gè)次級(jí)線圈反串接來提高傳感器靈敏度改善線性度。優(yōu)選地，如圖1所示，差動(dòng)變壓器式位移傳感器1位于負(fù)載4的定位區(qū)域。該定位區(qū)域的定位位置即負(fù)載的運(yùn)動(dòng)到達(dá)位置。設(shè)置在傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載上的擋塊3抵觸差動(dòng)變壓器式位移傳感器1的滑桿時(shí)，自由靈活地推動(dòng)滑桿，可以觸發(fā)差動(dòng)變壓器式位移傳感器1。差動(dòng)變壓器式位移傳感器1檢測到擋塊3抵觸其滑桿時(shí)，發(fā)出幅度與滑桿位移量相關(guān)的信號(hào)B (即一個(gè)線性相關(guān)的電壓模擬量信號(hào))；控制器當(dāng)接收到信號(hào)B時(shí)，實(shí)時(shí)地根據(jù)信號(hào)B的幅度控制電機(jī)8線性減速直至停止于定位位置，即實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)高精度定位。根據(jù)上述實(shí)施例，在傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載4朝著原點(diǎn)位置限位檢測器件7運(yùn)動(dòng)時(shí)，原點(diǎn)位置限位檢測器件7檢測到擋片5，發(fā)出相應(yīng)的電信號(hào)(即信號(hào)A)，則往復(fù)移動(dòng)控制器控制傳動(dòng)系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)8立即停止；在傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載4從原點(diǎn)位置限位檢測器件7朝著定位區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)，采用以下步驟a)往復(fù)移動(dòng)控制器控制傳動(dòng)系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)8線性加速至運(yùn)行速度，傳動(dòng)平穩(wěn)運(yùn)行；b)隨后，當(dāng)安裝于傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載4的擋塊3自由靈活地推動(dòng)位移檢測器件1的滑桿時(shí)，該傳感器輸出電壓模擬量信號(hào)(即信號(hào)B)，控制器根據(jù)所述電壓模擬量信號(hào)控制傳動(dòng)系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)8線性減速；d)最后，當(dāng)傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載到達(dá)定位點(diǎn)位置時(shí)，位移檢測器件1輸出定位點(diǎn)位置相應(yīng)的電壓模擬量信號(hào)，往復(fù)移動(dòng)控制器根據(jù)所述電壓模擬量信號(hào)控制傳動(dòng)系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)8精確停止。經(jīng)過所述步驟，完成往復(fù)移動(dòng)高精確定位過程。優(yōu)選地，本發(fā)明上述實(shí)施例的直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備可以是數(shù)控機(jī)床，噴繪機(jī)、數(shù)碼印刷設(shè)備等各種工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備。例如，本發(fā)明上述實(shí)施例的直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備為印刷設(shè)備， 負(fù)載4為打印頭。從以上的描述中可以看出，本發(fā)明上述的實(shí)施例使傳動(dòng)系統(tǒng)平穩(wěn)往復(fù)移動(dòng)的情況下，實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)高精度定位。本發(fā)明與相關(guān)技術(shù)相比，具有裝置簡單，性價(jià)比高，能方便地實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)高精度定位，應(yīng)用廣泛，便于推廣應(yīng)用等特點(diǎn)。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備，其包括機(jī)座、固定安裝在所述機(jī)座上的直線導(dǎo)軌O)、配合所述直線導(dǎo)軌以直線往復(fù)移動(dòng)的負(fù)載G)、驅(qū)動(dòng)所述負(fù)載(4)的電機(jī)(8)，其特征在于，還包括限位檢測裝置，用于檢測所述負(fù)載的原點(diǎn)位置； 位移檢測裝置，用于檢測所述負(fù)載在定位區(qū)域內(nèi)的相對(duì)位移量； 控制器，連接所述限位檢測裝置、所述位移檢測裝置和所述電機(jī)(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述限位檢測裝置包括 擋片(5)，其一端安裝在所述負(fù)載(4)上，另一端伸向所述機(jī)座；光電開關(guān)傳感器(7)，其安裝在所述機(jī)座上，處于所述擋片(5)的運(yùn)動(dòng)軌跡上，所述光電開關(guān)傳感器(7)具有配合所述擋片( 穿過的槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述光電開關(guān)傳感器(7)位于所述負(fù)載(4)的直線往復(fù)移動(dòng)的原點(diǎn)位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述光電開關(guān)傳感器(7)檢測到所述擋片(5)時(shí)發(fā)出信號(hào)A；所述控制器用于當(dāng)接收到所述信號(hào)A時(shí)，實(shí)時(shí)地停止所述電機(jī)(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述位移檢測裝置包括 擋塊(3)，其一端安裝在所述負(fù)載(4)上，另一端伸向所述機(jī)座；差動(dòng)變壓器式位移傳感器(1)，其安裝在所述機(jī)座上，處于所述擋塊(3)的運(yùn)動(dòng)軌跡上，所述差動(dòng)變壓器式位移傳感器(1)的滑桿正對(duì)地配合所述擋塊(3)的抵觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述差動(dòng)變壓器式位移傳感器(1)位于所述負(fù)載的定位區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述差動(dòng)變壓器式位移傳感器(1)檢測到所述擋塊C3)抵觸其滑桿時(shí)，發(fā)出幅度與所述滑桿位移量相關(guān)的信號(hào)B ；所述控制器用于當(dāng)接收到所述信號(hào)B時(shí)，實(shí)時(shí)地根據(jù)所述信號(hào)B的幅度控制所述電機(jī)(8)線性減速直至停止于定位位置。
8.一種直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備的定位控制方法，所述直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備包括機(jī)座、固定安裝在所述機(jī)座上的直線導(dǎo)軌O)、配合所述直線導(dǎo)軌以直線往復(fù)移動(dòng)的負(fù)載G)、驅(qū)動(dòng)所述負(fù)載(4)的電機(jī)(8)，其特征在于，所述直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備還包括限位檢測裝置，用于檢測所述負(fù)載的原點(diǎn)位置；位移檢測裝置，用于檢測所述負(fù)載在定位區(qū)域內(nèi)的相對(duì)位移量；控制器，連接所述限位檢測裝置、所述位移檢測裝置和所述電機(jī)(8)，所述方法包括所述控制器根據(jù)所述限位檢測裝置的位置檢測結(jié)果和所述位移檢測裝置的位移檢測結(jié)果，控制所述電機(jī)(8)的動(dòng)作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述限位檢測裝置包括擋片(5)，其一端安裝在所述負(fù)載(4)上，另一端伸向所述機(jī)座；光電開關(guān)傳感器(7)，其安裝在所述機(jī)座上， 處于所述擋片(5)的運(yùn)動(dòng)軌跡上，所述光電開關(guān)傳感器(7)具有配合所述擋片( 穿過的槽，所述光電開關(guān)傳感器(7)位于所述負(fù)載的直線往復(fù)移動(dòng)的原點(diǎn)位置；所述光電開關(guān)傳感器(7)檢測到所述擋片(5)時(shí)發(fā)出信號(hào)A ； 所述控制器用于當(dāng)接收到所述信號(hào)A時(shí)，實(shí)時(shí)地停止所述電機(jī)(8)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述位移檢測裝置包括擋塊(3)，其一端安裝在所述負(fù)載(4)上，另一端伸向所述機(jī)座；差動(dòng)變壓器式位移傳感器(1)，其安裝在所述機(jī)座上，處于所述擋塊C3)的運(yùn)動(dòng)軌跡上，所述差動(dòng)變壓器式位移傳感器(1)的滑桿配合所述擋塊C3)的抵觸，所述差動(dòng)變壓器式位移傳感器(1)位于所述負(fù)載(4)的定位區(qū)域； 所述差動(dòng)變壓器式位移傳感器(1)檢測到所述擋塊C3)抵觸其滑桿時(shí)，發(fā)出幅度與所述滑桿位移量相關(guān)的信號(hào)B ；所述控制器用于當(dāng)接收到所述信號(hào)B時(shí)，實(shí)時(shí)地根據(jù)所述信號(hào)B的幅度控制所述電機(jī) (8)線性減速直至停止于定位位置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備，其包括機(jī)座、固定安裝在機(jī)座上的直線導(dǎo)軌、配合直線導(dǎo)軌以直線往復(fù)移動(dòng)的負(fù)載、驅(qū)動(dòng)負(fù)載的電機(jī)，還包括限位檢測裝置，用于檢測負(fù)載的原點(diǎn)位置；位移檢測裝置，用于檢測負(fù)載在定位區(qū)域內(nèi)的相對(duì)位移量；控制器，連接限位檢測裝置、位移檢測裝置和電機(jī)。本發(fā)明還提供了一種直線往復(fù)移動(dòng)設(shè)備的定位控制方法。本發(fā)明以較低的成本實(shí)現(xiàn)了較高的定位精度。
文檔編號(hào)G05B19/19GK102566499SQ201010621949
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者金鵬, 陳 峰 申請(qǐng)人:北京北大方正電子有限公司, 北京大學(xué), 北大方正集團(tuán)有限公司