一种基于机器视觉的伺服电机控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于机器视觉的伺服电机控制系统，涉及伺服系统技术领域，获取单元，获取伺服电机的相关基本信息；操作单元，搭建伺服电机控制模型，通过接口电路连接伺服电机和控制器，将

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的伺服电机控制系统


[0001]本专利技术涉及伺服系统
，具体为一种基于机器视觉的伺服电机控制系统
。

技术介绍

[0002]伺服系统又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统；伺服系统使物体的位置
、
方位
、
状态等输出被控量能够跟随输入目标
(
或给定值
)
的任意变化的自动控制系统；它的主要任务是按控制命令的要求
、
对功率进行放大
、
变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩
、
速度和位置控制非常灵活方便；在很多情况下，伺服系统专指被控制量
(
系统的输出量
)
是机械位移或位移速度
、
加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移
(
或转角
)
准确地跟踪输入的位移
(
或转角
)
，其结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别
。
[0003]目前对于伺服电机的控制通常涉及较多类型的控制系统，存在例如：申请公布号为
CN 101738978A
的中国专利技术专利公开了多轴伺服电机控制系统，用于完成对多轴在相互不影响的前提下进行同步控制；申请公布号为
CN111342709A
的中国专利技术专利公开了多伺服电机控制系统，用于通过对总线结构进行的设计完成对布线和数据传输的控制
。
[0004]在以上专利技术申请以及现有技术中，虽然存在有关伺服电机自身或参数对控制提供修正参数，其中对于机芯转动时振动幅度而言，其虽然能够通过调整转速来进行调整，但为了保证控制的精度，对于伺服电机本身的工作效率则无法提供保证或是得不到有效的解决，对于伺服电机的运转参数并未给出有效的分析，参数中提及的振动幅度对整个伺服电机的影响是至关重要的，若是幅度超过预定值则导致电机无法继续使用，将振动幅度与其他参数进行统一分析并不合理，同时也势必会影响所得系数的精准性
。

技术实现思路

[0005](
一
)
解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于机器视觉的伺服电机控制系统，通过搭建伺服电机控制模型，针对伺服电机内芯运转位置偏差的情景，借助机器视觉识别模块完成对内芯位置的监测，并将偏差量与电机机芯运转状态评估值
Mse
中的数据集进行分离，加设机芯运转参数
Nr
，从而有效提高整个系统控制的精度，也保证伺服电机处于稳定的工作状态，解决了
技术介绍
中提出的问题
。
[0007](
二
)
技术方案
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0009]一种基于机器视觉的伺服电机控制系统，包括：
[0010]获取单元，获取伺服电机的相关基本信息；
[0011]操作单元，搭建伺服电机控制模型，通过接口电路连接伺服电机和控制器，将
CANopen
协议栈
、
机器视觉识别模块搭载于控制器内，在
CANopen
协议栈初始化后，机器视觉识别模块完成对伺服电机内转动机芯位置的扫描处理；上述说明的机器视觉识别模块位于
对应的伺服电机内，从俯视的视角上完成对伺服电机内机芯截面的扫描，基于机器视觉识别模块原先录入的标准框，在机器视觉识别模块内配设的探头监测下，能够实时完成对实物机芯外边缘与标准框之间间距的监控，并在等间隔式的时间点下，完成对曲线数据表的形成；而后依据的扫描处理结果即为曲线数据表，若是曲线数据表波动值处于
0.1mm
及以内，则表示不存在位置偏差，该伺服电机运行正常；若是曲线数据表波动值处于
0.1mm
以上，则表示存在位置偏差，该伺服电机需要停机维护，该部分也即为步骤二中所需表述的内容；
[0012]判断单元，控制器内置的第一判断模块完成对扫描处理结果和正常位置作出对比；
[0013]若是存在位置偏差，则通过机器视觉识别模块计算并得出偏差量，并反馈至搭建伺服电机控制模型；若不存在位置偏差，则切换至控制系统建立的运行模块，执行对运行模式的操作，建立伺服电机运行参数的数据集，并关联获取电机机芯运转状态评估值
Mse
，通过运行模块内置的第二判断模块完成对电机机芯运转状态评估值
Mse
的判断；若电机机芯运转状态评估值
Mse
未超过预定阀值，则切换不同模式完成对伺服电机的调整；若电机机芯运转状态评估值
Mse
超过预定阀值，则表示伺服电机工作正常；
[0014]记录单元，持续运行对电机机芯运转状态评估值
Mse
所需数据集的监控模块，记录数据集中的各个参数，并标记超过标准范围的参数，最后对伺服电机运行状态进行记录和备份
。
[0015]进一步的，在所述获取单元中，伺服电机的相关基本信息至少包括接口电路型号
、
选用的控制器型号以及伺服电机本身的型号
。
[0016]进一步的，在所述操作单元中，选择适配类型的接口电路连接对应的伺服电机和控制器，接通电源后，
CANopen
协议栈进入初始化，控制器初始化并激活控制系统中的各个模块，此时的机器视觉识别模块完成扫描处理，得到运行状态下机芯相较于静止状态下机芯边沿的偏差量，并形成曲线数据表反馈至搭建伺服电机控制模型；
[0017]需要注意的是：
CANopen
协议栈是一种基于
CAN
总线的通信协议，它定义了一系列的规则和协议，用于实现不同设备之间的通信；
CANopen
协议栈是
CANopen
协议的软件实现，负责将
CAN
物理层上的数据转化为符合
CANopen
协议规定格式的信息，并在这些信息中完成设备之间的通信；其中，
CANopen
协议栈的作用包括以下几个方面：一是数据帧格式转换
:CANopen
协议栈将物理层的
CAN
信号转化为正确的
CANopen
格式，至少包括：设备
ID、
数据内容；二是状态机实现：
CANopen
协议栈包括一组状态机，用于管理
CANopen
协议规定的所有状态和状态转换，保证了通信的正确性和可靠性；三是应用层协议的处理：
CANopen
协议栈支持
CANopen
协议中的所有应用层协议，包括
SDO(
服务数据对象
)
和
PDO(
过程数据对象
)
，用于处理设备之间的数据交换；四是网络管理：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于机器视觉的伺服电机控制系统，其特征在于：包括，获取单元，获取伺服电机的相关基本信息；操作单元，搭建伺服电机控制模型，通过接口电路连接伺服电机和控制器，将
CANopen
协议栈
、
机器视觉识别模块搭载于控制器内，在
CANopen
协议栈初始化后，机器视觉识别模块完成对伺服电机内转动机芯位置的扫描处理；判断单元，控制器内置的第一判断模块完成对扫描处理结果和正常位置作出对比；若是存在位置偏差，则通过机器视觉识别模块计算并得出偏差量，并反馈至搭建伺服电机控制模型；若不存在位置偏差，则切换至控制系统建立的运行模块，执行对运行模式的操作，建立伺服电机运行参数的数据集，并关联获取电机机芯运转状态评估值
Mse
，通过运行模块内置的第二判断模块完成对电机机芯运转状态评估值
Mse
的判断；若电机机芯运转状态评估值
Mse
未超过预定阀值，则切换不同模式完成对伺服电机的调整；若电机机芯运转状态评估值
Mse
超过预定阀值，则表示伺服电机工作正常；记录单元，持续运行对电机机芯运转状态评估值
Mse
所需数据集的监控模块，记录数据集中的各个参数，并标记超过标准范围的参数，最后对伺服电机运行状态进行记录和备份
。2.
根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的伺服电机控制系统，其特征在于：在所述获取单元中，伺服电机的相关基本信息至少包括接口电路型号
、
选用的控制器型号以及伺服电机本身的型号
。3.
根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的伺服电机控制系统，其特征在于：在所述操作单元中，选择适配类型的接口电路连接对应的伺服电机和控制器，接通电源后，
CANopen
协议栈进入初始化，控制器初始化并激活控制系统中的各个模块，此时的机器视觉识别模块完成扫描处理，得到运行状态下机芯相较于静止状态下机芯边沿的偏差量，并形成曲线数据表反馈至搭建伺服电机控制模型
。4.
根据权利要求3所述的一种基于机器视觉的伺服电机控制系统，其特征在于：在所述判断单元中，第一判断模块依据的扫描处理结果即为曲线数据表，若是曲线数据表波动值处于
0.1mm
及以内，则表示不存在位置偏差，该伺服电机运行正常；若是曲线数据表波动值处于
0.1mm
以上，则表示存在位置偏差，该伺服电机需要停机维护
。5.
根据权利要求4所述的一种基于机器视觉的伺服电机控制系统，其特征在于：在所述运行模块中，建立伺服电机运行参数的数据集包括机芯运转速度
V、
伺服电机运行温度
T
以及机芯运转参数
Nr
；其中，在伺服电机处于运转状态下，通过转速传感器对机芯平均速度进行记录，获取该单位时间内机芯运转速度
V

【专利技术属性】
技术研发人员：孔丽，冯志，高亚强，
申请(专利权)人：苏州金钥匙自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：