一种五自由度伺服控制系统及校准仪技术方案

本发明专利技术公开了一种五自由度伺服控制系统及校准仪，包括三维坐标系中的X轴自由度伺服控制组件、Y轴自由度伺服控制组件、Z轴自由度伺服控制组件；还包括绕Z轴360

【技术实现步骤摘要】
一种五自由度伺服控制系统及校准仪


[0001]本专利技术涉及一种五自由度伺服控制系统及校准仪，属于校准仪


技术介绍

[0002]校准仪是借助扫描技术来测量工件的尺寸、形状、平面度等工作的一种仪器。在天线外形测量、调试、测试等天线系统校准过程中，需要借助测试天线、位置测量仪等测试仪器来完成。且校准过程中测试仪器的位置要精确可控，确保天线校准结果的精度和可信度。研制一台能够将测试仪器以可控轨迹、可控角度高精度的运行到指定空间点位的校准仪就显得尤为必要。
[0003]传统校准仪多数只能进行单自由度或三自由度进行激光测距扫描。传统三坐标激光测试仪是由三个互相垂直的运动轴X、Y、Z建立起一个直角坐标系，激光探头的运动轨迹由被测工件的位置和形状决定，通过三轴坐标解算得到。X、Y、Z轴沿直线运动，运动姿态被严格限制，从而限制了复杂曲面的测量和扫描。传统多自由度伺服控制系统每个自由度伺服控制不完全独立，一个轴故障可能导致多个轴都无法运动，每个轴控制系统不统一，降低了维修通用性。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种五自由度伺服控制系统及校准仪。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种五自由度伺服控制系统，包括三维坐标系中的X轴自由度伺服控制组件、Y轴自由度伺服控制组件、Z轴自由度伺服控制组件；还包括绕Z轴360
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旋转的第四自由度摆角轴伺服控制组件和绕摆角轴360
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旋转的第五自由度自转轴伺服控制组件；还包括上位机，上位机连接每个所述控制组件，用于输出控制信号至相应控制组件，每个所述控制组件之间相互独立设置。
[0006]进一步的，所述X轴自由度伺服控制组件包括X轴伺服控制器、X轴伺服驱动器、X轴伺服电机、X轴光栅尺，所述X轴伺服控制器通过CAN或RS485串口接收所述上位机的输入信号，X轴伺服控制器根据所述输入信号输出控制信号至X轴伺服驱动器，X轴伺服驱动器驱动伺服电机运动，X轴光栅尺记录X轴伺服电机的位置信息，并传输至X轴伺服控制器，X轴伺服控制器读取所述X轴伺服电机的位置信息，计算出位置控制信号发送给X轴伺服驱动器，控制X轴伺服电机进行闭环运动；所述Y轴自由度伺服控制组件包括Y轴伺服控制器、Y轴伺服驱动器、Y轴伺服电机、Y轴光栅尺，所述Y轴伺服控制器通过CAN或RS485串口接收所述上位机的输入信号，Y轴伺服控制器根据所述输入信号输出控制信号至Y轴伺服驱动器，Y轴伺服驱动器驱动伺服电机运动，Y轴光栅尺记录Y轴伺服电机的位置信息，并传输至X轴伺服控制器，Y轴伺服控制器读取所述X轴伺服电机的位置信息，计算出位置控制信号发送给Y轴伺服驱动器，控制Y轴伺服电
机进行闭环运动；所述Z轴自由度伺服控制组件包括Z轴伺服控制器、Z轴伺服驱动器、Z轴伺服电机、Z轴光栅尺，所述Z轴伺服控制器通过CAN或RS485串口接收所述上位机的输入信号，Z轴伺服控制器根据所述输入信号输出控制信号至Z轴伺服驱动器，Z轴伺服驱动器驱动伺服电机运动，Z轴光栅尺记录Z轴伺服电机的位置信息，并传输至Z轴伺服控制器，Z轴伺服控制器读取所述Z轴伺服电机的位置信息，计算出位置控制信号发送给Z轴伺服驱动器，控制Z轴伺服电机进行闭环运动。
[0007]进一步的，所述第四自由度摆角轴伺服控制组件包括摆角轴伺服控制器、摆角轴伺服驱动器、摆角轴伺服电机、摆角轴光电编码器；其中，所述摆角轴伺服控制器通过CAN或RS485串口接收所述上位机的输入信号，摆角轴伺服控制器根据所述输入信号输出控制信号至摆角轴伺服驱动器，摆角轴伺服驱动器驱动摆角轴伺服电机运动，摆角轴光电编码器记录摆角轴伺服电机的位置信息，并传输至摆角轴伺服控制器，摆角轴伺服控制器读取所述摆角轴伺服电机的位置信息，计算出位置控制信号发送给摆角轴伺服驱动器，控制摆角轴伺服电机进行闭环运动。
[0008]进一步的，所述第五自由度自转轴伺服控制组件包括自转轴伺服控制器、自转轴伺服驱动器、自转轴伺服电机、自转轴光电编码器；其中，所述自转轴伺服控制器通过CAN或RS485串口接收所述上位机的输入信号，自转轴伺服控制器根据所述输入信号输出控制信号至自转轴伺服驱动器，自转轴伺服驱动器驱动自转轴伺服电机运动，自转轴光电编码器记录自转轴伺服电机的位置信息，并传输至自转轴伺服控制器，自转轴伺服控制器读取所述自转轴伺服电机的位置信息，计算出位置控制信号发送给自转轴伺服驱动器，控制自转轴伺服电机进行闭环运动。
[0009]进一步的，相应的伺服控制器将从上位机接收到的位置信息与采集的实际的位置信息比较，计算得到需要控制输出的脉冲信号，相应的伺服驱动器根据从相应的伺服控制器接收到的脉冲信号输出相应的三相驱动信号控制相应的伺服电机运行，相应的光栅尺或光电编码器实时记录反馈位置信号给相应的伺服控制器，形成闭环控制。
[0010]一种校准仪，采用所述的五自由度伺服控制系统对工件进行校准测量。
[0011]本专利技术所达到的有益效果：本专利技术控制系统中的每个自由度伺服控制组件都相互独立，运行互不干扰，通过上位机的控制使得每个轴的伺服控制机构能互相通用，可单独、可组合运动，测试仪器可换装，并且能用于其它任意轴，提高维修便利性。
附图说明
[0012]图1是本专利技术的控制系统的系统示意图；图2是校准仪的结构示意图。
具体实施方式
[0013]为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域
普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0014]如图1所示，一种五自由度伺服控制系统，包括X、Y、Z轴三自由度伺服控制器、伺服驱动器、伺服电机、光栅尺，及绕Z轴360
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旋转的第四自由度摆角轴伺服控制器、伺服驱动器、伺服电机、光电编码器和绕摆角轴360
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旋转的第五自由度自转轴伺服控制器、伺服驱动器、伺服电机、光电编码器和激光探头。每个自由度有自己独立的一套伺服控制系统，相互之间互不干扰。将五个自由度伺服控制器通过CAN或者RS485串口通信连接起来，构成完整的一套高精度的五自由度伺服控制系统。
[0015]X、Y、Z轴沿直角坐标系作直线运动，摆角轴绕Z轴作360
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旋转运动，自转轴绕摆角轴作360
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旋转运动。校准探头安装在自转轴。上位机根据被测工件计算出各自由度的运动曲线，通过CAN通信下发控制指令，并且接收各轴的状态和位置信息。各轴伺服控制器接收控制信号，并且实时读取光栅尺和光电编码器位置信号。伺服控制器根据指令位置和实际位置经过PID计算，得到位置运动脉冲信号，伺服驱动器接收脉冲信号完成伺服达位。
[0016]上位机只负责接收和发送位置、速度、状态等控制指令，各轴的伺服本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种五自由度伺服控制系统，其特征在于，包括三维坐标系中的X轴自由度伺服控制组件、Y轴自由度伺服控制组件、Z轴自由度伺服控制组件；还包括绕Z轴360
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旋转的第四自由度摆角轴伺服控制组件和绕摆角轴360
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旋转的第五自由度自转轴伺服控制组件；还包括上位机，上位机连接每个所述控制组件，用于输出控制信号至相应控制组件，每个所述控制组件之间相互独立设置。2.根据权利要求1所述的五自由度伺服控制系统，其特征在于，所述X轴自由度伺服控制组件包括X轴伺服控制器、X轴伺服驱动器、X轴伺服电机、X轴光栅尺，所述X轴伺服控制器通过CAN或RS485串口接收所述上位机的输入信号，X轴伺服控制器根据所述输入信号输出控制信号至X轴伺服驱动器，X轴伺服驱动器驱动伺服电机运动，X轴光栅尺记录X轴伺服电机的位置信息，并传输至X轴伺服控制器，X轴伺服控制器读取所述X轴伺服电机的位置信息，计算出位置控制信号发送给X轴伺服驱动器，控制X轴伺服电机进行闭环运动；所述Y轴自由度伺服控制组件包括Y轴伺服控制器、Y轴伺服驱动器、Y轴伺服电机、Y轴光栅尺，所述Y轴伺服控制器通过CAN或RS485串口接收所述上位机的输入信号，Y轴伺服控制器根据所述输入信号输出控制信号至Y轴伺服驱动器，Y轴伺服驱动器驱动伺服电机运动，Y轴光栅尺记录Y轴伺服电机的位置信息，并传输至X轴伺服控制器，Y轴伺服控制器读取所述X轴伺服电机的位置信息，计算出位置控制信号发送给Y轴伺服驱动器，控制Y轴伺服电机进行闭环运动；所述Z轴自由度伺服控制组件包括Z轴伺服控制器、Z轴伺服驱动器、Z轴伺服电机、Z轴光栅尺，所述Z轴伺服控制器通过CAN或RS485串口接收所述上位机的输入信号，Z轴伺服控制器根据所述输入信号输出控制信号至Z轴伺服驱动器，Z轴伺服驱动器驱动伺服电机运动，Z轴光栅尺记录Z轴伺服电机的位置信息，并传输至Z轴伺服控制器，Z轴伺服控制器读取所述Z轴伺服电...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐梦哲，康邦志，胡章中，
申请(专利权)人：南京长峰航天电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：