一种操作多轴机械手臂的控制方法及全伺服控制系统技术方案

一种操作多轴机械手臂的控制方法及全伺服控制系统，通过输入／输出界面的程序编辑窗口或者按键控制的功能转换模块设定功能指令数据并将其传输至主控子系统提供的多组任意记忆存储模块中保存；调用该数据经数据运算模块及数据编码模块处理后传输至信号处理模块将其转换为功能信号，并将该信号按主控子系统可识别格式放大处理；由所设置伺服模块及电控执行机构在设定周期内调用功能执行信号及对应模具编号完成机械手臂控制运转，设置多轴控制模块提供固定模式选择执行不同功能；故障检测模块自动侦测故障并记忆故障编号，通过微调所运行时轴位置及自动累算运转次数实现自动报警功能并跳出死循环运转状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械自动化控制领域，尤其涉及一种用于操作多轴机 械手臂的控制方法，本专利技术更涉及一种实现该方法的全伺服控制系 统。
技术介绍
目前的数控装置由作为数控装置的主要功能即控制机械的控制系统；以及提供用于进行使工作机械动作的过程控制、参数设定、工 具数据设定等输入输出功能的操作系统构成，联合起来形成数控系统 起作用。在这样的数控系统中，控制机械的控制部和位于其外部的操 作部连接，当从控制部对操作部发出处理要求时，如果不接收就视为 异常。但是在数控装置中，从以往就具有的计算机内，使用形状数据 检测机械部位、工具、家具、材料之间的冲突，而来防止冲突的冲突 防止功能；而且，在以往主要使用二维平面内的形状，进行冲突检査， 今年正发展为利用三维的形状数据来检测冲突。综上所述，因为只把操作部是否接收到作为判断基准，所以只能 对其异常作出判断，要作出高进度的判断检测并实现故障处理，就需 要较多的处理时间，造成机械控制的执行周期短于故障处理时间，导 致系统异常并损坏机械设备。结合现在机械自动化控制领域，机械数字控制的功能运转模式单 一，无可选择性，因为没有完善的故障检测修复理念，更达不到自动控制异常操作停止循环过程并自动关闭系统流程的保护功能，所以不 具备组合式功能多重搭配的条件，从而无法满足标准越来越高的机械 制造业发展趋势，目前己经实现的自动故障处理方法业只能对其操作 控制整体上的明显异常作出判断处理，对其具体执行环节上的信号故 障还没有较为完备的解决措施，如机械臂上位移上、下、后退及前进 信号故障，如移动速度与加速度超出标准速率范围等信号故障。而且，随着机械制造业已经普遍转向机械操作的数字化、自动化 工作流程，各种为了能够满足不同类型机械臂操作的伺服控制系统开 发已被成功认可并投入机械产品的生产中使用，其结构组成简单，易 于机械手操作，然其伺服功能的实现不仅需要相关的动力伺服机构支 持更需要相应的操作控制结构，尤其是为了支持功能多样化改进的全 自动化操作控制系统就需增加显示装置显示操作指令所表达的功能步骤；现如今，其产品生产过程的严格流程管理及其规格的不定期变 化要求生产设备的操作控制系统功能的多样化，更利于机械设备生产 使用时的参数量值修改，即功能性程序的修改。总之，需要一种全新合理的机械控制方法及系统来有效解决上述 问题。
技术实现思路
为解决上述问题，针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一是提 供一种采用控制器及触控背光设计的彩色触控屏幕作为硬件核心设 备，提供任意多组记忆模块及任意四组堆栈模块的核心数据处理单 元，设置自动时轴位置调频装置及程序上传下载接口，主城西设计采用人机操作双平台面向对象设计思路的操作多轴机械手臂的控制方法；本专利技术的另一 目的是提供一种实现操作多轴机械手臂控制方法的全伺服控制系统。本专利技术为解决上述问题所采用的技术方案如下 一种操作多轴机械手臂的控制方法，其包括一机械手臂本体，设置控制器、彩色触控屏幕及时轴位置调频装置通过控制电路及其各种转换电路与该本体相连接，在该本体外围还设置电控执行机构及其相对应的伺服模块，其包括以下步骤(1) 在所述控制器中设置主控系统，其包括功能转换模块、数据运 算模块、数据编码模块、信号处理模块及任意多组记忆存储模块；所 述电控执行机构还包括多轴控制模块及故障检测模块；(2) 通过输入/输出界面的程序编辑窗口或者按键控制的功能转换模 块设定功能指令数据并将其传输至主控子系统提供的多组任意记忆 存储模块中保存；所述按键功能转换模块由教导程序实现，其包括一 般1/0、成型1/0、治具I/0及周边I/0等主功能设定，亦可通过添加、 修改及调用程序实现功能转换或者叠加，通过主功能模板调出子程序 步骤，扩大其功能应用范围。(3 )调用所述记忆存储模块中的数据经数据运算模块及数据编码模 块处理后传输至信号处理模块将其转换为功能信号，并将该信号按主 控子系统可识别格式放大处理；所述记忆存储模块提供大容量记忆存 储空间，可以储存1万组以上不同模具数据，保证下次使用时，只需 在档案数据库内找到此模具编号，即可执行其对应功能，机械参数及客户应用程序可通过所提供的USB接口上传或下载。(4) 由所设置伺服模块及电控执行机构在设定周期内调用功能执行 信号及对应模具编号完成机械手臂控制运转，设置多轴控制模块提供 固定模式选择执行不同功能；所述多轴控制模块的控制轴数可为三轴 或五轴不等，根据需要自行设定，设置四个成品臂固定模式，八个料 头臂固定模式，且可根据客户的不同需求自行修改教导程序，相同模 具换机生产无需另行设定编辑程序，可把相同操作模式的程序拷贝安 装即可实现其控制功能。(5) 故障检测模块自动侦测故障并记忆故障编号，通过微调所运行 时轴位置及自动累算运转次数实现自动报警功能并跳出死循环运转 状态；所述故障检测模块中的参数设定可自动以其浮动范围，范围内 的值变量可通过时轴微调功能自动调整到标准状态，范围外的值变量 视为故障或冲突处理，提供报警提示的同时，不再等到错误步骤执行 完成便可结束操作，保证最短时间内跳出循环操作模式返回到系统原 点，保障系统安全。一种实现上述方法的全伺服控制系统，其特征在于，其包括一 主控子系统、 一电力子系统及一输入/输出子系统，所述主控子系统 包括一数据处理模块、 一信号处理模块、 一伺服模块及一多轴控制模 块；所述电力子系统包括一入力电源模块、 一控制电源模块及一电力 控制执行模块；所述输入/输出子系统包括一按键控制模块、 一程序 编辑模块、 一功能显示模块及一格式转换模块。所述数据处理模块还包括一数据运算模块、 一数据编码模块及任意多组记忆存储模块；所述信号处理模块还包括一安全门信号处理模 块、 一紧急停止信号处理模块及一全自动信号处理模块。所述按键控制模块还包括一主功能指令模块、 一参数变量输入模 块及一状态跟踪査询模块。所述主控子系统及所述输入/输出子系统通过各种控制电路及转 换电路与所述电力子系统相互连接；并通过数据传输总线相互连接到 各个内置模块单元实现数据传输功能。本专利技术的有益效果为提供任意多组记忆模块，主程序200步序， 可复制、删除应用范围广，可调用100个子程序，每个子程序都有 200步；采用对话式背光设计屏幕，并带省电功能，操作简单易懂； 可以储存l万组以上不同模具数据，下次使用时，只需在档案内找到 此模具编号，调出相关数据，降低设定时间；自动侦测故障，并记录 故障号码，方便维修和保养；运转模数可设定，超标时自动报警，便 于生产进度追踪记录及安排；同样模具移到其它机械生产是只需将机 械参数和客户应用程序通过U盘等工具拷贝载入即可；提供语言选 择功能，根据不同需要切换为不同使用语言。 下面结合附图对本专利技术进行详细说明 附图说明图1是本专利技术所述控制方法的软件流程图。 图2是本专利技术所述全伺服控制系统的硬件模块原理图。 图3是本专利技术所述全伺服控制系统的子硬件模块原理图。具体实施方式在本实施例中，其入力电源规格为3①220VAC 50 60Hz;消 耗功率设定为依机型而定；控制电源规格交流输入170 264VAC、 直流输出DC24V3A， DC5V6A;其操作环境温度保持0~60°C，操 作环境湿度保持35%~90%，，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作多轴机械手臂的控制方法，其包括一机械手臂本体，其特征在于，在该本体上分别设置控制器、彩色触控屏幕及时轴位置调频装置，并通过其控制电路或转换电路彼此连接，在该本体外围设置电控执行机构及其相对应的伺服模块，其包括以下步骤：　（１） 在所述控制器中设置主控系统，其包括功能转换模块、数据运算模块、数据编码模块、信号处理模块及任意多组记忆存储模块；所述电控执行机构还包括多轴控制模块及故障检测模块；　（２）通过输入／输出界面的程序编辑窗口或者按键控制的功能转换模块设定功 能指令数据并将其传输至主控子系统提供的多组任意记忆存储模块中保存；　（３）调用所述记忆存储模块中的数据经数据运算模块及数据编码模块处理后传输至信号处理模块将其转换为功能信号，并将该信号按主控子系统可识别格式放大处理；　（４）由所 设置伺服模块及电控执行机构在设定周期内调用功能执行信号及对应模具编号完成机械手臂控制运转，设置多轴控制模块提供固定模式选择执行不同功能；　（５）故障检测模块自动侦测故障并记忆故障编号，通过微调所运行时轴位置及自动累算运转次数实现自动报 警功能并跳出死循环运转状态。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施复兴，
申请(专利权)人：东莞艾尔发自动化机械有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]