一种平面步进双轴系统插补方法、系统、控制装置和控制方法制造方法及图纸

一种平面步进双轴系统插补方法、系统、控制装置和控制方法，涉及工控领域。解决了现有平面步进双轴系统在高速启停时冲击力过大算法欠佳，而且多为分段式运动，并不满足矢量合成的工作需求的问题。所述方法包括：在X

【技术实现步骤摘要】
一种平面步进双轴系统插补方法、系统、控制装置和控制方法


[0001]本专利技术涉及工控领域，尤其涉及一种平面步进双轴系统插补方法。

技术介绍

[0002]在实际的工控领域中，平面步进双轴是最常见的开环测控系统，例如自动化绘图，点阵测控，半导体批量测试等等。平面双轴系统在执行中，不仅要保证两轴各自按照 T 型加减速运动，而且还要对两轴运动进行矢量合成，进而实现轨迹的直线性，即两点之间运动成直线趋势，而不是分段式轨迹。
[0003]现代工业数控控制领域中，单轴运动最常用到的一种位置速度控制方式就是“T 型加减速算法”，而 T 型加减速算法多适配于独立的各轴，不存在耦合。但是实际工作中，经常需要使用双轴联合运动，构成空间的矢量合成，特别是双轴机器人平面领域。矢量合成主要分为直线和圆弧插补，本质上都是每个轴的速度合成，本次暂不讨论圆弧补插。常见的平面步进双轴系统在高速启停时冲击力过大算法欠佳，而且多为分段式运动，并不满足矢量合成的工作需求，故此需要寻找一种既能让两轴矢量合成，又可以满足双轴保持 T 型算法的运动方式。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有平面步进双轴系统在高速启停时冲击力过大算法欠佳，而且多为分段式运动，并不满足矢量合成的工作需求的问题，提出了一种平面步进双轴系统插补方法，所述方案具体为：一种平面步进双轴系统插补方法，所述方法包括：在X
‑
Y坐标系内绘制A轴和B轴步进电机平面矢量运动图；根据所述A轴和B轴步进电机平面矢量运动图获取A轴和B轴速度矢量合成轨迹；根据所述速度矢量合成轨迹求解A轴和B轴步进电机同时到达时的A轴和B轴步进电机的速度关系；根据所述A轴和B轴步进电机的速度关系计算表征速度关系的比例系数；根据所述表征速度关系的比例系数和B轴步进电机PWM频率步进值实现T型加减速直线插补。
[0005]进一步的，还提供一种优选方式，所述根据所述A轴和B轴步进电机平面矢量运动图获取A轴和B轴速度矢量合成轨迹，包括：根据A轴和B轴步进电机平面矢量运动图分别将所述A轴和B轴步进电机的速度矢量进行分解，获得A轴步进电机速度矢量参数和B轴步进电机速度矢量参数；将所述A轴步进电机速度矢量参数和B轴步进电机速度矢量参数进行T型加减速处理，获取A轴步进电机与B轴步进电机加速或者减速的阶段的实时速度关系；根据所述实时速度关系使得A轴和B轴步进电机按照设定的速度进行同步运动，获得A轴步进电机的速度和B轴步进电机的速度；
将所述A轴步进电机的速度和B轴步进电机的速度进行矢量合成，获得矢量合成轨迹。
[0006]进一步的，还提供一种优选方式，所述将所述A轴步进电机速度矢量参数和B轴步进电机速度矢量参数进行T型加减速处理，获取A轴步进电机与B轴步进电机加速或者减速的阶段的实时速度关系，包括：,其中，为A 轴的速度，为B轴的速度，为A轴的加速度，为B轴的加速度，为运动时间，为A 轴的位移，为B轴的位移。
[0007]进一步的，还提供一种优选方式，所述获得A轴步进电机的速度为：，其中，为A轴的速度，为B轴的速度，为A 轴的位移，为B轴的位移。
[0008]进一步的，还提供一种优选方式，所述根据所述A轴和B轴步进电机的速度关系计算表征速度关系的比例系数，包括：，，，其中，为比例系数，为A轴、B 轴的加减速总时间，为A轴瞬时的速度步进值，为B轴瞬时的速度步进值，为上升阶段和下降阶段所需的脉冲数，其中，为A轴的速度，为B轴的速度，为A 轴的位移，为B轴的位移。
[0009]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种平面步进双轴系统插补系统，所述系统包括：矢量图获取单元，用于在X
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Y坐标系内绘制A轴和B轴步进电机平面矢量运动图；矢量合成轨迹获取单元，用于根据所述A轴和B轴步进电机平面运动矢量图获取A轴和B轴速度矢量合成轨迹；速度求解单元，用于根据所述速度矢量合成轨迹求解A轴和B轴步进电机同时到达时的A轴和B轴步进电机的速度关系；比例系数获取单元，用于根据所述A轴和B轴步进电机的速度关系计算表征速度关系的比例系数；插补单元，用于根据所述表征速度关系的比例系数和B轴步进电机PWM频率步进值实现T型加减速直线插补。
[0010]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种双轴电机控制装置，所述装置包括：运动控制器，伺服驱动器和双轴电机；所述运动控制器中存储一种平面步进双轴系统插补系统；所述运动控制器用于接收用户输入的指令并根据所述指令生成插补轨迹、并发送
插补轨迹信号给伺服驱动器；所述伺服驱动器接收运动控制器发送的插补轨迹信号，并将所述插补轨迹信号转化为驱动信号发送给双轴电机；所述双轴电机接收所述驱动信号，并将按照指令执行相应的加速、匀速和减速运动，完成插补运动。
[0011]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种双轴电机控制方法，所述方法包括：运动控制器根据输入指令生成T型加减速直线插补轨迹；运动控制器将所述插补轨迹转换成控制信号，并发送给伺服驱动器；伺服驱动器接收所述控制信号，并将所述控制信号转换成双轴电机所需的驱动信号；双轴电机按照驱动信号进行相应的加速、匀速和减速运动；伺服驱动器通过闭环反馈机制监测电机的实际位置，并与运动控制器进行通信，实现平面步进双轴系统的插补运动；所述运动控制器中存储一种平面步进双轴系统插补系统。
[0012]本专利技术的有益之处在于：本专利技术解决了现有平面步进双轴系统在高速启停时冲击力过大算法欠佳，而且多为分段式运动，并不满足矢量合成的工作需求的问题。
[0013]本专利技术所述的一种平面步进双轴系统插补方法，通过在X
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Y坐标系内绘制A轴和B轴步进电机平面矢量运动图，可视化显示两个轴的运动方向和速度；根据所述A轴和B轴步进电机平面矢量图，可以获取A轴和B轴速度矢量合成轨迹，这个合成轨迹将考虑两个轴的速度和运动方向，给出了两个轴在空间中同时移动时应该遵循的路径；根据速度矢量合成轨迹，我们可以求解A轴和B轴步进电机同时到达时的速度关系；这个关系为两个轴在不同时间点上的速度比例；根据A轴和B轴步进电机的速度关系，可以计算出表征速度关系的比例系数。这个比例系数描述了A轴和B轴速度之间的关系，根据比例系数可以知晓在插补运动中应该如何调整每个轴的速度，以达到预期的插补效果；根据表征速度关系的比例系数和B轴步进电机PWM频率步进值，实现T型加减速直线插补。本专利技术根据比例系数和步进电机的控制方式，确定每个轴的加速度、减速度和匀速段的步进值，从而实现平稳的直线插补运动。
附图说明
[0014]图1为实施方式一所述的一种平面步进双轴系统插补方法流程图；图2为实施方式二所述的两轴平面矢量运动示意图；图3为实施方式九所述的仿真实验流程图；图4为实施方式九所述的电机控制示意图；图5为实施方式九所述的产品示意图。
具体实施方式
[0015]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平面步进双轴系统插补方法，其特征在于，所述方法包括：在X
‑
Y坐标系内绘制A轴和B轴步进电机平面矢量运动图；根据所述A轴和B轴步进电机平面矢量运动图获取A轴和B轴速度矢量合成轨迹；根据所述速度矢量合成轨迹求解A轴和B轴步进电机同时到达时的A轴和B轴步进电机的速度关系；根据所述A轴和B轴步进电机的速度关系计算表征速度关系的比例系数；根据所述表征速度关系的比例系数和B轴步进电机PWM频率步进值实现T型加减速直线插补。2.根据权利要求1所述的一种平面步进双轴系统插补方法，其特征在于，所述根据所述A轴和B轴步进电机平面矢量运动图获取A轴和B轴速度矢量合成轨迹，包括：根据A轴和B轴步进电机平面矢量运动图分别将所述A轴和B轴步进电机的速度矢量进行分解，获得A轴步进电机速度矢量参数和B轴步进电机速度矢量参数；将所述A轴步进电机速度矢量参数和B轴步进电机速度矢量参数进行T型加减速处理，获取A轴步进电机与B轴步进电机加速或者减速的阶段的实时速度关系；根据所述实时速度关系使得A轴和B轴步进电机按照设定的速度进行同步运动，获得A轴步进电机的速度和B轴步进电机的速度；将所述A轴步进电机的速度和B轴步进电机的速度进行矢量合成，获得矢量合成轨迹。3.根据权利要求2所述的一种平面步进双轴系统插补方法，其特征在于，所述将所述A轴步进电机速度矢量参数和B轴步进电机速度矢量参数进行T型加减速处理，获取A轴步进电机与B轴步进电机加速或者减速的阶段的实时速度关系，包括：,其中，为A轴的速度，为B轴的速度，为A轴的加速度，为B轴的加速度，为运动时间，为A 轴的位移，为B轴的位移。4.根据权利要求2所述的一种平面步进双轴系统插补方法，其特征在于，所述获得A轴步进电机的速度为：，其中，为A轴的速度，为B轴的速度，为A轴的位移，为B轴的位移。5.根据权利要求1所述的一种平面步进双轴系统插补方法，其特征在于，所述根据所述A轴和B轴步进电机的速度关系计算表征速度关系的比...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，
申请(专利权)人：黑龙江惠达科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：