專利名稱：一種電動夾爪自動化控制系統(tǒng)及其專有裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動夾爪自動化控制系統(tǒng)及其專有裝置。
背景技術(shù)：
在工業(yè)高速發(fā)展的今天，自動控制幾乎無處不在，滲透到工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，而電動夾爪是工業(yè)控制中的重要執(zhí)行單元，在現(xiàn)代工業(yè)過程生產(chǎn)自動化中起著十分重要的作用，尤其是在化工、冶金、電力等行業(yè)的自動化程度不斷提高的情況下，在比較危險的場所或者需要遠程控制的場合，電動夾爪的應(yīng)用大大的保障了生產(chǎn)的安全性，提高了生產(chǎn)效率和系統(tǒng)的可靠性。隨著我國工業(yè)生產(chǎn)自動化程度的不斷提高，對高性能、高性價比的電動夾爪的需求也是與日俱增。但是到目前為止，還沒有一家國內(nèi)公司或者企業(yè)能夠獨立研制生產(chǎn)高性能的電動夾爪。雖然，國外許多廠家生產(chǎn)的電動夾爪功能強大，簡單可靠，技術(shù)先進，但由于其成本大，價格高，嚴重阻礙了在國內(nèi)市場和工控行業(yè)中的普及和推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前的電動夾爪成本高、難以工業(yè)自動化的問題，提出了一種能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)、成本低、操作方便的電動夾爪自動化控制系統(tǒng)及其專有裝置。一種電動夾爪自動化控制系統(tǒng)，包括以下步驟:1)、先在與電動夾爪控制器信號連接的上位機控制界面上設(shè)定的控制參數(shù)；2)、電動夾 爪控制器下載步驟I)中設(shè)定的參數(shù)后先進行位/力混合調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器以及電流調(diào)節(jié)器的串聯(lián)PID控制算法運算，再進行電壓空間矢量SVPWM控制算法，產(chǎn)生PWM波開關(guān)信號并傳輸給電機變頻控制電路；3)、電機變頻控制電路將根據(jù)步驟2)中接受到的PWM波開關(guān)信號驅(qū)動電機，控制作為執(zhí)行元件的電動夾爪執(zhí)行相應(yīng)的動作，同時，電機變頻控制電路將采集的電動夾爪中電機的反饋電流信號回傳到電動夾爪控制器和上位機控制界面，并與預(yù)設(shè)的電機電流的參考值進行比較，一旦所述的電機的反饋電流超出設(shè)定的參考值，切換電機的輸出力的控制狀態(tài)，實現(xiàn)對電動夾爪動作的實時控制和監(jiān)測。所述的電動夾爪控制器采用TMS320F28035DSP芯片。所述的上位機控制界面通過RS-232串口與控制器信號連接。所述的位/力混合調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器以及電流調(diào)節(jié)器的串聯(lián)PID算法采用三閉環(huán)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，最里面一層是電流控制環(huán)，第二層是速度控制環(huán)，最外面一層是位/力混合控制環(huán)。所述的位/力混合調(diào)節(jié)器是通過電機變頻控制電路的反饋電流與參考值實時比較的方法判斷位/力混合調(diào)節(jié)器的切換點。按照所述的電動夾爪自動化控制系統(tǒng)構(gòu)建的專有裝置，其特征在于:包括帶有上位機控制界面的電動夾爪控制器、電機變頻控制電路和電動夾爪，所述的電動夾爪控制器通過所述的電機變頻控制電路與電動夾爪連接，所述的電動夾爪包括電機、T形雙向螺桿、安裝底板、同步帶輪組、直線導軌、滑塊和夾具，所述的電機和所述的T形雙向螺桿分別通過電機支座和嵌套有帶邊軸承的軸承支座固定在安裝底板上，并通過同步帶輪配合；所述的直線導軌上配置2個滑塊；所述的夾具的兩個夾緊臂分別固定在兩個滑塊上，且所述的直線導軌與所述的T形雙向螺桿軸線平行；所述的T形雙向螺桿的上螺接兩個螺母，所述的螺母分別通過連接器與兩個滑塊固定。所述的電機為無刷直流電機。所述的電機與所述的電動夾爪控制器之間安裝光電編碼器，通過光電編碼器得到無刷直流電機的磁鏈位置以及電機轉(zhuǎn)速。本發(fā)明的有益效果是:控制精度高、性能可靠、操作方便、容易實現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明的俯視圖。圖3是本發(fā)明的爆炸圖。圖4是本發(fā)明的控制流程圖。圖5是本發(fā)明的位/力混合調(diào)節(jié)器的控制流程圖。圖6是本發(fā)明的電動夾爪控制系統(tǒng)硬件設(shè)計圖。圖7是基于Labview的上位機控制界面圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明參照附圖:實施例1 一種電動夾爪自動化控制系統(tǒng)，包括以下步驟:I)、先在與電動夾爪控制器信號連接的上位機控制界面上設(shè)定的控制參數(shù)；2)、電動夾爪控制器下載步驟I)中設(shè)定的參數(shù)后先進行位/力混合調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器以及電流調(diào)節(jié)器的串聯(lián)PID控制算法運算，再進行電壓空間矢量SVPWM控制算法，產(chǎn)生PWM波開關(guān)信號并傳輸給電機變頻控制電路；3)、電機變頻控制電路將根據(jù)步驟2)中接受到的PWM波開關(guān)信號驅(qū)動電機，控制作為執(zhí)行元件的電動夾爪執(zhí)行相應(yīng)的動作，同時，電機變頻控制電路將采集的電動夾爪中電機的反饋電流信號回傳到電動夾爪控制器和上位機控制界面，并與預(yù)設(shè)的電機電流的參考值進行比較，一旦所述的電機的反饋電流超出設(shè)定的參考值，切換電機的輸出力的控制狀態(tài)，實現(xiàn)對電動夾爪動作的實時控制和監(jiān)測。所述的電動夾爪控制器采用TMS320F28035DSP芯片。所述的上位機控制界面通過RS-232串口與控制器信號連接。所述的位/ 力混合調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器以及電流調(diào)節(jié)器的串聯(lián)PID算法采用三閉環(huán)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，最里面一層是電流控制環(huán)，第二層是速度控制環(huán)，最外面一層是位/力混合控制環(huán)。所述的位/力混合調(diào)節(jié)器是通過電機變頻控制電路的反饋電流與參考值實時比較的方法判斷位/力混合調(diào)節(jié)器的切換點。按照所述的電動夾爪自動化控制系統(tǒng)構(gòu)建的專有裝置，包括帶有上位機控制界面的電動夾爪控制器、電機變頻控制電路和電動夾爪I，所述的電動夾爪控制器通過所述的電機變頻控制電路與電動夾爪連接，所述的電動夾爪I包括電機11、τ形雙向螺桿12、安裝底板13、同步帶輪組14、直線導軌15和夾具16，所述的電機11和所述的T形雙向螺桿12分別通過電機支座131和嵌套有帶邊軸承1321的軸承支座132固定在安裝底板13上，并通過同步帶輪14配合；所述的直線導軌15上配置2個滑塊151 ;所述的夾具16的兩個夾緊臂分別固定在兩個滑塊151上，且所述的直線導軌15與所述的T形雙向螺桿12軸線平行；所述的T形雙向螺桿12上螺接兩個螺母121，所述的螺母121分別通過連接器122與兩個滑塊151固定。所述的電機11為無刷直流電機。
所述的電機11與所述的電動夾爪控制器之間安裝光電編碼器。實施例2本實施例與實施例1的區(qū)別之處在于:無刷直流電機參數(shù)如下:額定電壓為24V ;額定轉(zhuǎn)速為4000r/min ;額定功率為55W ;最大輸出力矩為0.378N.m ;最大電流為IlA ;定子相電阻和相電感分別為0.8Ω和1.2mH ;極對數(shù)為4，通過光電編碼器得到無刷直流電機的磁鏈位置以及電機轉(zhuǎn)速；其余的實施方式一致。本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍的不應(yīng)當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.一種電動夾爪自動化控制系統(tǒng)，包括以下步驟: 1)、先在與電動夾爪控制器信號連接的上位機控制界面上設(shè)定的控制參數(shù)； 2)、電動夾爪控制器下載步驟I)中設(shè)定的參數(shù)后先進行位/力混合調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器以及電流調(diào)節(jié)器的串聯(lián)PID控制算法運算，再進行電壓空間矢量SVPWM控制算法，產(chǎn)生PWM波開關(guān)信號并傳輸給電機變頻控制電路； 3)、電機變頻控制電路將根據(jù)步驟2)中接受到的PWM波開關(guān)信號驅(qū)動電機，控制作為執(zhí)行元件的電動夾爪執(zhí)行相應(yīng)的動作，同時，電機變頻控制電路將采集的電動夾爪中電機的反饋電流信號回傳到電動夾爪控制器和上位機控制界面，并與預(yù)設(shè)的電機電流的參考值進行比較，一旦所述的電機的反饋電流超出設(shè)定的參考值，切換電機的輸出力的控制狀態(tài)，實現(xiàn)對電動夾爪動作的實時控制和監(jiān)測。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電動夾爪自動化控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的電動夾爪控制器采用TMS320F28035DSP芯片。
3.如權(quán)利要求2所述的電動夾爪自動化控制方法，其特征在于:所述的上位機控制界面通過RS-232串口與控制器信號連接。
4.如權(quán)利要求3所述的一種電動夾爪自動化控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的位/力混合調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器以及電流調(diào)節(jié)器的串聯(lián)PID算法采用三閉環(huán)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，最里面一層是電流控制環(huán)，第二層是速度控制環(huán)，最外面一層是位/力混合控制環(huán)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種電動夾爪自動化控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的位/力混合調(diào)節(jié)器是通過電機變頻控制電路的反饋電流與參考值實時比較的方法判斷位/力混合調(diào)節(jié)器的切換點。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種電動夾爪自動化控制系統(tǒng)構(gòu)建的專有裝置，其特征在于:包括帶有上位機控制界面的電動夾爪控制器、電機變頻控制電路和電動夾爪，所述的電動夾爪控制器通過所述的電機變頻控制電路與電動夾爪連接，所述的電動夾爪包括電機、T形雙向螺桿、安裝底板、同步帶輪、直線導軌、滑塊和夾具，所述的電機和所述的T形雙向螺桿分別通過電機支座和嵌套有帶邊軸承的軸承支座固定在安裝底板上，并通過同步帶輪配合；所述的直線導軌上配置2個滑塊；所述的夾具的兩個夾緊臂分別固定在兩個滑塊上，且所述的直線導軌與所述的T形雙向螺桿軸線平行；所述的T形雙向螺桿的上螺接兩個螺母，所述的螺母分別通過連接器與兩個滑塊固定。
7.如權(quán)利要求6所述的專有裝置，其特征在于:所述的電機為無刷直流電機。
8.如權(quán)利要求7所述的專有裝置，其特征在于:所述的電機與所述的電動夾爪控制器之間安裝光電編碼器。
全文摘要
一種電動夾爪自動化控制系統(tǒng)及其專有裝置，所述的控制系統(tǒng)包括以下步驟先在與電動夾爪控制器信號連接的上位機控制界面上設(shè)定控制參數(shù)；電動夾爪控制器下載步驟1)中設(shè)定的參數(shù)后先進行位/力混合調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的串聯(lián)PID控制算法運算，再進行電壓空間矢量SVPWM控制算法，產(chǎn)生PWM波開關(guān)信號并傳輸給電機變頻控制電路；電機變頻控制電路根據(jù)上述PWM波開關(guān)信號驅(qū)動電機，控制電動夾爪執(zhí)行相應(yīng)動作；按照所述的控制系統(tǒng)構(gòu)建的專有裝置包括帶有上位機控制界面的電動夾爪控制器、電機變頻控制電路和電動夾爪，電動夾爪控制器通過電機變頻控制電路與電動夾爪連接。本發(fā)明有益效果是控制精度高、性能可靠、操作方便。
文檔編號G05D27/02GK103235619SQ20131013638
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月18日
發(fā)明者徐建明, 陳張雷, 南余榮, 張健, 朱海濤, 陸群 申請人:浙江工業(yè)大學