多轴伺服电机控制系统技术方案

本发明专利技术涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种多轴伺服电机控制系统，包括：外壳、刀头、X轴伺服电机、横向传动机构、Y轴伺服电机、基体以及中控处理器。本发明专利技术通过使用中控处理器对机械加工过程中各部件的工作参数进行实时监测，能够在刀头的实际移动路径与预估移动路径的重合度不符合预设标准时将对应部件的运行参数调节至对应值，在保证本发明专利技术所述系统能够有效避免由于不同问题导致的刀头的实际移动路径与预估移动路径的重合度不符合预设标准情况发生的同时，有效提高了本发明专利技术所述刀头运行的精准度。的精准度。的精准度。

【技术实现步骤摘要】
多轴伺服电机控制系统


[0001]本专利技术涉及电机控制
，尤其涉及一种多轴伺服电机控制系统。

技术介绍

[0002]近年来随着工业的快速发展，多轴伺服电机已被广泛的地应用于机械加工领域，与之相应的多轴伺服电机控制系统也得到了快速的发展。精准度、稳定性越来越成为评价多轴伺服电机控制系统优劣的标准。
[0003]中国专利公开号：CN115189620A，公开了一种伺服电机的控制方法及控制系统。该方法包括：在启动伺服电机后，控制伺服电机的转轴以高于第一预设速度阈值的速度转动，使得主轴以快进速度从初始位置快进到预设的探测位置；在检测到主轴到达探测位置后，控制伺服电机的转轴以低于第二预设速度阈值的速度转动，使得主轴以探测速度行进至预设的接触位置；在检测到主轴到达接触位置后，控制伺服电机的转轴以高于第二预设速度阈值但低于第一预设速度阈值的速度转动，同时利用深度学习方法识别主轴的跟随误差，并基于识别结果，来调整电机的转轴的转速。由此可见，所述。存在以下问题：在机械加工过程中因无法及时准确判定系统中存在故障的具体部件而导致的刀头实际运行路径不符合预设标准进而导致刀头运行精准度低的问题。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术提供一种多轴伺服电机控制系统，用以克服现有技术中在机械加工过程中因无法及时准确判定系统中存在故障的具体部件而导致的刀头实际运行路径不符合预设标准进而导致刀头运行精准度低的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种多轴伺服电机控制系统，包括：
[0006]外壳，在外壳内设有图像采集器和振动检测器；
[0007]刀头，其设置在所述外壳内，用以对待加工零件进行切削处理；
[0008]X轴伺服电机，其设置在所述外壳内，用以驱动所述刀头横向移动；
[0009]横向传动机构，其设置在所述外壳内并与所述X轴伺服电机相连，包括与X轴伺服电机输出轴相连的主动轮、与外壳内支架旋转连接的从动轮以及设置在主动轮与从动轮之间的传动链条；
[0010]Y轴伺服电机，其固定设置在所述传动链条上，用以驱动所述刀头纵向移动，Y轴伺服电机的输出轴为一螺杆；
[0011]基体，其设置在所述螺杆上，用以装载所述刀头并根据所述X轴伺服电机以及Y轴伺服电机将刀头移动至对应位置；
[0012]中控处理器，其分别与所述图像采集器、所述振动检测器、所述X轴伺服电机以及所述Y轴伺服电机相连，用以根据图像采集器采集的刀头的位置信息确定刀头的实际移动路径并根据实际移动路径与预估移动路径的重合度判定各所述伺服电机的运行功率是否符合标准，以及，在判定实际移动路径与预估移动路径的重合度低于预设标准且初步判定
各所述伺服电机的运行功率符合标准时对所述传动链条或所述螺杆的运行参数是否符合预设标准进行判定。
[0013]进一步地，所述外壳内还设有一第二横向传动机构，其与所述横向传动机构平行设置，包括与所述主动轮同轴设置的第二主动轮、与所述从动轮同轴设置的第二从动轮以及设置在第二主动轮与第二从动轮之间的第二传动链条；所述第二传动链条上固定设置有一从动块，从动块与所述螺杆旋转连接，从动块与所述Y轴伺服电机之间设有若干滑轨，各滑轨均贯穿所述基体，用以使基体以预设角度在螺杆上移动。
[0014]进一步地，所述中控处理器在第一预设条件检测和识别所述刀头的实际移动路径中的转折点，并根据各转折点两端路径的夹角将该实际移动路径划分为对应数量的实际二级路径，对于实际移动路径中的第i个夹角，中控处理器将该夹角的角度记为θi，设定i＝1，2，3，...，n，其中，n为该实际移动路径中夹角的总数，
[0015]若θi≤θ0，所述中控处理器将该夹角所处转折点两端路径划分为不同的实际二级路径，其中，θ0为中控处理器设置的预设角度标准；
[0016]若θi＞θ0，所述中控处理器将该夹角所处转折点两端路径划分为同一实际二级路径；
[0017]所述中控处理器依次计算各实际二级路径与对应的预估二级路径的重合度以分别对各所述伺服电机控制所述刀头沿对应的预估二级路径移动时的运行功率是否符合标准进行判定；
[0018]所述第一预设条件为中控处理器根据所述图像采集器采集到的刀头移动轨迹生成针对刀头的实际移动路径。
[0019]进一步地，所述中控处理器在第二预设条件分别检测各实际二级路径与对应的预估二级路径的重合度S i并根据S i计算得出刀头整个实际运行路径与预设路径的重合度S，并根据S对各所述伺服电机控制所述刀头沿对应的预估二级路径移动时的运行功率是否符合标准进行判定，设定S＝(S1+S2+S3+...+Sm)/m，对于第i路径，设定i＝1,2,3，...，m，m为所述二级路径的总数；所述中控处理器中设有第一预设重合度S1以及第二预设重合度S2，其中S1＜S2，
[0020]若S＞S2，所述中控处理器判定各所述伺服电机控制所述刀头沿对应的预估二级路径移动时的运行功率符合标准；
[0021]若S1＜S≤S2，所述中控处理器判定各所述伺服电机控制所述刀头沿对应的预估二级路径移动时的运行功率不符合标准，且初步判定伺服电机或传动机构出现故障，所述中控处理器依次检测各第i二级路径坐标以对故障原因进行二次判定；
[0022]若S≤S1，所述中控处理器判定各所述伺服电机控制所述刀头沿对应的预估二级路径移动时的运行功率不符合标准，且判定所述系统电源存在故障；
[0023]所述第二预设条件为所述中控处理器完成对各所述实际二级路径的划分。
[0024]进一步地，所述中控处理器在第三预设条件以所述刀头的运动轨迹的起点为原点建立直角坐标系并分别获取各所述实际二级路径起点在该坐标系中的坐标值以及各实际二级路径终点在该坐标系中的坐标值，对于起点为原点的实际二级路径，中控处理器获取该实际二级路径中终点在坐标系中的实际终点坐标值，并检测该实际终点坐标值和与该实际二级路径对应的预估二级路径中终点在坐标系中的预估终点坐标值是否重合，
[0025]若实际终点坐标值与预估终点坐标值重合，所述中控处理器根据该实际二级路径和与其对应的预估二级路径的重合度以分别对各所述伺服电机控制所述刀头沿对应的预估二级路径移动时的运行功率是否符合标准进行判定；
[0026]若实际终点坐标值与预估终点坐标值不重合，所述中控处理器判定存在功率出现故障的伺服电机，中控处理器根据该实际终点坐标值与该预估终点坐标值在各坐标上的差值对出现故障的伺服电机进行确定；
[0027]所述第三预设条件为刀头整个实际运行路径与预设路径的重合度S满足S1＜S≤S2。
[0028]进一步地，所述中控处理器检测到所述刀头的第i个二级路径的实际终点坐标值该预估终点坐标值重合时进一步检测所述刀头的实际二级路径与和与其对应的预估二级路径的重合度Sr，Sr为实际二级路径与预估二级路径重合的路径长度与预估二级路径总长的占比，所述中控处理器中设有第一预设重合度Sr1以及第二预设重合度Sr2，其中Sr1＜Sr2，
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多轴伺服电机控制系统，其特征在于，包括：外壳，在外壳内设有图像采集器和振动检测器；刀头，其设置在所述外壳内，用以对待加工零件进行切削处理；X轴伺服电机，其设置在所述外壳内，用以驱动所述刀头横向移动；横向传动机构，其设置在所述外壳内并与所述X轴伺服电机相连，包括与X轴伺服电机输出轴相连的主动轮、与外壳内支架旋转连接的从动轮以及设置在主动轮与从动轮之间的传动链条；Y轴伺服电机，其固定设置在所述传动链条上，用以驱动所述刀头纵向移动，Y轴伺服电机的输出轴为一螺杆；基体，其设置在所述螺杆上，用以装载所述刀头并根据所述X轴伺服电机以及Y轴伺服电机将刀头移动至对应位置；中控处理器，其分别与所述图像采集器、所述振动检测器、所述X轴伺服电机以及所述Y轴伺服电机相连，用以根据图像采集器采集的刀头的位置信息确定刀头的实际移动路径并根据实际移动路径与预估移动路径的重合度判定各所述伺服电机的运行功率是否符合标准，以及，在判定实际移动路径与预估移动路径的重合度低于预设标准且初步判定各所述伺服电机的运行功率符合标准时对所述传动链条或所述螺杆的运行参数是否符合预设标准进行判定。2.根据权利要求1所述的多轴伺服电机控制系统，其特征在于，所述外壳内还设有一第二横向传动机构，其与所述横向传动机构平行设置，包括与所述主动轮同轴设置的第二主动轮、与所述从动轮同轴设置的第二从动轮以及设置在第二主动轮与第二从动轮之间的第二传动链条；所述第二传动链条上固定设置有一从动块，从动块与所述螺杆旋转连接，从动块与所述Y轴伺服电机之间设有若干滑轨，各滑轨均贯穿所述基体，用以使基体以预设角度在螺杆上移动。3.根据权利要求2所述的多轴伺服电机控制系统，其特征在于，所述中控处理器在第一预设条件检测和识别所述刀头的实际移动路径中的转折点，并根据各转折点两端路径的夹角将该实际移动路径划分为对应数量的实际二级路径，对于实际移动路径中的第i个夹角，中控处理器将该夹角的角度记为θi，设定i＝1，2，3，...，n，其中，n为该实际移动路径中夹角的总数，若θi≤θ0，所述中控处理器将该夹角所处转折点两端路径划分为不同的实际二级路径，其中，θ0为中控处理器设置的预设角度标准；若θi＞θ0，所述中控处理器将该夹角所处转折点两端路径划分为同一实际二级路径；所述中控处理器依次计算各实际二级路径与对应的预估二级路径的重合度以分别对各所述伺服电机控制所述刀头沿对应的预估二级路径移动时的运行功率是否符合标准进行判定；所述第一预设条件为中控处理器根据所述图像采集器采集到的刀头移动轨迹生成针对刀头的实际移动路径。4.根据权利要求3所述的多轴伺服电机控制系统，其特征在于，所述中控处理器在第二预设条件分别检测各实际二级路径与对应的预估二级路径的重合度Si并根据Si计算得出刀头整个实际运行路径与预设路径的重合度S，并根据S对各所述伺服电机控制所述刀头沿
对应的预估二级路径移动时的运行功率是否符合标准进行判定，设定S＝(S1+S2+S3+...+Sm)/m，对于第i路径，设定i＝1,2,3，...，m，m为所述二级路径的总数；所述中控处理器中设有第一预设重合度S1以及第二预设重合度S2，其中S1＜S2，若S＞S2，所述中控处理器判定各所述伺服电机控制所述刀头沿对应的预估二级路径移动时的运行功率符合标准；若S1＜S≤S2，所述中控处理器判定各所述伺服电机控制所述刀头沿对应的预估二级路径移动时的运行功率不符合标准，且初步判定伺服电机或传动机构出现故障，所述中控处理器依次检测各第i二级路径坐标以对故障原因进行二次判定；若S≤S1，所述中控处理器判定各所述伺服电机控制所述刀头沿对应的预估二级路径移动时的运行功率不符合标准，且判定所述系统电源存在故障；所述第二预设条件为所述中控处理器完成对各所述实际二级路径的划分。5.根据权利要求4所述的多轴伺服电机控制系统，其特征在于，所述中控处理器在第三预设条件以所述刀头的运动轨迹的起点为原点建立直角坐标系并分别获取各所述实际二级路径起点在该坐标系中的坐标值以及各实际二级路径终点在该坐标系中的坐标值，对于起点为原点的实际二级路径，中控处理器获取该实际二级路径中终点在坐标系中的实际终点坐标值，并检测该实际终点坐标值和与该实际二级路径对应的预估二级路径中终点在坐标系中的预估终点坐标值是否重合，若实际终点坐标值与预估终点坐标值重合，所述中控处理器根据该实际二级路径和与其对应的预估二级路径的重合度以分别对各所述伺服电机控制所述刀头沿对应的预估二级路径移动时的运行功率是否符合标准进行判定；若实际终点坐标值与预估终点坐标值不重合，所述中控处理器判定存在功率出现故障的伺服电机，中控处理器根据该实际终点坐标值与该预估终点坐标值在各坐标上的差值对出现故障的伺服电机进行确定；所述第三预设条件为刀头整个实际运行路径与预设路径的重合度S满足S1＜S≤S2。6.根据权利要求5所述的多轴伺服电机控制系统，其特征在于，所述中控处理器检测到所述刀头的第i个二级路径的实际终点坐标值该预估终点坐标值重合时进一步检测所述刀头的实际二级路径与和与其对应的预估二级路径的重合度Sr，Sr为实际二级路径与预估二级路径重合的路径长度与预估二级路径总长的占比，所述中控处理器中设有第一预设重合度Sr1以及第二预设重合度Sr2，其中Sr1＜Sr2，若Sr＞Sr2，所述中控处理器判定所述刀头的实际二级路径与和与其对应的预估二级路径的重合度Sr在预设允许范围内；若Sr1＜Sr≤Sr2，所述中控处理器判定所述传动机构存在异常，所述中控处理器控制所述振动监测器检测刀头运行的幅值以对故障原因进行进一步判定；若Sr≤Sr1，所述中控处理器判定故障原因为伺服电机运行存在异常，所述中控处理器向依次所述伺服电机发出单方向运行指令以对故障原因进行进一步判定。7.根据权利要求6所述的多轴伺服电机控制系统，其特征在于，所述中控处理器在第四预设条件控制所述振动检测器检测所述刀头在移动过程中位于横向的平均幅值Fx，并将Fx与中控处理器中预设的横向振动幅值临界值Fxmin进行比对，若Fx≤Fxmin,所述中控处理器判定所述传动链的运行稳定性符合标准；
若Fx＞Fxmin,所述中控处理器判定所述传动链的运行稳定性不符合标准，中控处理器计算Fx和Fxmin的差值
△
F并根据
△
F将所述主动轮与所述从动轮之间的距离L调节至对应值，设定
△
F＝Fx－Fxmin；所述中控处理器中还设有第一预设横...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈涛，秦伟，
申请(专利权)人：万维电气惠州有限公司，
类型：发明
国别省市：