工业直线运动机构的快速精确预测定位方法及定位系统技术方案

工业直线运动机构的快速精确预测定位方法及定位系统，涉及工业直线运动机构的精确定位技术。本发明专利技术在定位过程中当预设脉冲数发送完成且设备还未停止时预测设备运动机构有没有可能最终停在目标位置，若有，就等待其停止再做进一步判断。若没有可能，则立即向位置脉冲减计数器发送若干个脉冲，让电机继续转动，如此往复，直到运动机构到达目标位置为止。本发明专利技术能够保证位移传感器的精度为5微米时定位精度在5微米以内，且由于在定位过程中加入了预测过程，根据预测结果决定电机的下一步运动方式，与传统的高精度定位方式相比，定位时间缩短了20%以上。本发明专利技术适用于工业直线运动机构的快速精确定位。

【技术实现步骤摘要】
工业直线运动机构的快速精确预测定位方法及定位系统
本专利技术涉及工业直线运动机构的精确定位技术。
技术介绍
在如高精度运动平台等工业设备运动控制中，运动机构能够精确、快速的运动到指定坐标位置是十分重要的。然而现有的电机驱动器都是根据接收到的位置脉冲数决定自己此次要到达的目标位置，再根据反馈的位置脉冲来决定自己停止的位置。在一些情况下(如在台达电机驱动器使用龙门控制方式时)，由于位移传感器输出并不能作为反馈传给驱动器(这就需要通过一些比例运算来确定要发给驱动器的位置脉冲数，由于电机编码器刻度和位置传感器刻度各自的不均匀性，这种计算必然导致较大的舍入误差)，而我们期望运动的目标位置总是以位移传感器为参考的，也就是说，发送给电机驱动器的位置脉冲就是此次整个运动过程中期望位移传感器输出脉冲数，但电机驱动器的参考不再是主控制器参考的位移传感器，这样就导致期望的位移和实际位移总会出现偏差，一般来说，位移传感器的精度为5微米时，系统定位偏差会达到50微米左右。要想让系统最终到达期望位置，可以在以上过程结束后，计算当前位置和目标位置的距离，继续让电机朝着期望位置转动，如此往复，直到设备运动机构到达期望坐标位置。这样设备的精度是达到的，但是该过程是相当耗时的，因为每次位置脉冲发送结束到电机真正停下来都需要一段时间(指令结束，驱动器对电机有一个调整过程)，这将是一笔巨大的时间开销。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决高精度运动平台等工业设备运动控制系统不同能时保证快速定位和精确定位的问题，提供一种耗时短、精度高的工业直线运动机构的快速精确预测定位方法及定位模块。本专利技术所述的工业直线运动机构的快速精确预测定位方法，该方法是基于工业直线运动机构的快速精确预测定位系统实现的，所述工业直线运动机构的快速精确预测定位系统包括DSP、位置脉冲减计数器、电机驱动器、位移计数器和位移传感器，所述DSP向位置脉冲减计数器发送脉冲信号，所述位置脉冲减计数器发送驱动信号给电机驱动器以控制电机运动，同时，DSP从位置脉冲减计数器接收位置脉冲减计数器状态信号，即剩余脉冲数量信号，DSP通过位移计数器接收位移传感器发送的当前位置脉冲信号；所述的快速精确预测定位方法是由嵌入在DSP内部的软件实现的，该方法包括以下步骤:目标位置指令接收步骤:用于接收目标位置指令脉冲数N，并在该步骤结束之后执行目标脉冲计算步骤；目标脉冲计算步骤:用于计算需要输出的脉冲数，所述的脉冲数等于目标位置指令脉冲数N ;同时对到标志位RchPosCnt进行清零，即RchPosCnt = O ;并在该步骤结束之后执行计划脉冲写入步骤；计划脉冲写入步骤:将脉冲数N的绝对值|n|写入位置脉冲减计数器；并在该步骤结束之后执行脉冲发送步骤；脉冲发送步骤:用于通过位置脉冲发送端口发送I个位置脉冲信号给位置脉冲减计数器；并在该步骤结之后执行剩余脉冲信号接收步骤；剩余脉冲信号接收步骤:用于接收位置脉冲减计数器发来的剩余脉冲数量信号；并在该步骤结束之后执行第一判断步骤；第一判断步骤；用于判断剩余脉冲数量信号是否为0，并在判断结果为是时执行当前位置接受步骤；在判断结果为否时返回执行脉冲发送步骤；当前位置接受步骤:用于接收位移计数器发来的当前位置脉冲信号M ;并在该步骤结束之后执行第二判断步骤；第二判断步骤:用于判断|N-M|是否等于2，并在判断结果为为是时执行到位标志递增步骤；在判断结果为否时执行校正脉冲数计算步骤；到位标志递增步骤:用于使到位标志增加1，即RchPosCnt = RchPosCnt+Ι ;并在该步骤结束之后执行第三判断步骤；第三判断步骤:判断到位标志是否为P，P为大于10的整数，并在判断结果为为是时结束定位；在判断结果为否时返回执行第二判断步骤；校正脉冲数计算步骤:用于计算N的值，N= (ULONG) ( Θ (N-M))，其中，Θ为0.5到I之间的数，同时对到标志位RchPosCnt进行清零；并在该步骤结束之后执行计划脉冲写入步骤。本专利技术所述的工业直线运动机构的快速精确预测定位系统，其特征在于:它包括DSP、位置脉冲减计数器、电机驱动器、位移计数器和位移传感器，所述DSP向位置脉冲减计数器发送脉冲信号，所述位置脉冲减计数器发送驱动信号给电机驱动器以控制电机运动，同时，DSP从位置脉冲减计数器接收位置脉冲减计数器状态信号，即剩余脉冲数量信号，DSP通过位移计数器接收位移传感器发送的当前位置脉冲信号；在DSP内部嵌入有由软件实现的定位模块，所述定位模块包括以下单元:目标位置指令接收单元:用于接收目标位置指令脉冲数N；目标脉冲计算单元:用于计算需要输出的脉冲数，所述的脉冲数等于目标位置指令脉冲数N ;同时对到标志位RchPosCnt进行清零，即RchPosCnt = O ；计划脉冲写入单元:将脉冲数N的绝对值I NI写入位置脉冲减计数器；脉冲发送单元:用于通过位置脉冲发送端口发送I个位置脉冲信号给位置脉冲减计数器；剩余脉冲信号接收单元:用于接收位置脉冲减计数器发来的剩余脉冲数量信号；第一判断单元；用于判断剩余脉冲数量信号是否为0，并在判断结果为是时启动当前位置接受单元；在判断结果为否时启动脉冲发送单元；当前位置接受单元:用于接收位移计数器发来的当前位置脉冲信号M ；第二判断单元:用于判断|N-M|是否等于2，并在判断结果为是时启动到位标志递增单元；在判断结果为否时启动校正脉冲数计算单元；到位标志递增单元:用于使到位标志增加1，即RchPosCnt = RchPosCnt+Ι ；第三判断单元:判断到位标志是否为P，P为大于10的整数，并在判断结果为是时结束定位；在判断结果为否时启动第二判断单元；校正脉冲数计算单元:用于计算N的值，N= (ULONG) ( Θ (N-M))，其中，Θ为0.5到I之间的数，同时对到标志位RchPosCnt进行清零。本专利技术所述的工业直线运动机构的快速精确预测定位方法在定位过程中，当预设脉冲数发送完成且设备还未停止运行时，预测设备运动机构有没有可能最终停在目标位置，若有，就等待其停止再做进一步判断。若没有可能，就判断运动机构是根本就到不了目标位置还是会冲过目标位置，如果是到不了，就立即向位置脉冲减计数器发送若干个脉冲，让电机继续前行；如果是会过冲，就向位置脉冲减计数器发送若干个反方向脉冲，使电机反向行进，直到电机到达目标位置为止。位移传感器的精度为5微米时，这种方法能够保证定位精度在5微米以内，且在定位过程中加入了预测过程，根据预测结果决定电机的下一步运动方式，与传统的高精度定位方式相比，定位时间缩短了 20%以上。【附图说明】图1为实施方式一所述的工业直线运动机构的快速精确预测定位方法的流程图；图2为实施方式六所述的工业直线运动机构的快速精确预测定位系统的结构框图。【具体实施方式】【具体实施方式】一:结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的工业直线运动机构的快速精确预测定位方法，该方法是基于工业直线运动机构的快速精确预测定位系统实现的，所述工业直线运动机构的快速精确预测定位系统包括DSP1、位置脉冲减计数器2、电机驱动器3、位移计数器4和位移传感器5，所述DSPI向位置脉冲减计数器2发送脉冲信号，所述位置脉冲减计数器2发送驱动信号给电机驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
工业直线运动机构的快速精确预测定位方法，该方法是基于工业直线运动机构的快速精确预测定位系统实现的，所述工业直线运动机构的快速精确预测定位系统包括DSP（1）、位置脉冲减计数器（2）、电机驱动器（3）、位移计数器（4）和位移传感器（5），所述DSP（1）向位置脉冲减计数器（2）发送脉冲信号，所述位置脉冲减计数器（2）发送驱动信号给电机驱动器（3）以控制电机运动，同时，DSP（1）从位置脉冲减计数器（2）接收位置脉冲减计数器状态信号，即剩余脉冲数量信号，DSP（1）通过位移计数器（4）接收位移传感器（5）发送的当前位置脉冲信号；其特征在于：所述的快速精确预测定位方法是由嵌入在DSP（1）内部的软件实现的，该方法包括以下步骤：目标位置指令接收步骤：用于接收目标位置指令脉冲数N，并在该步骤结束之后执行目标脉冲计算步骤；目标脉冲计算步骤：用于计算需要输出的脉冲数，所述的脉冲数等于目标位置指令脉冲数N；同时对到标志位RchPosCnt进行清零,即RchPosCnt＝0；并在该步骤结束之后执行计划脉冲写入步骤；计划脉冲写入步骤：将脉冲数N的绝对值|N|写入位置脉冲减计数器（2）；并在该步骤结束之后执行脉冲发送步骤；脉冲发送步骤：用于通过位置脉冲发送端口发送1个位置脉冲信号给位置脉冲减计数器（2）；并在该步骤结之后执行剩余脉冲信号接收步骤；剩余脉冲信号接收步骤：用于接收位置脉冲减计数器（2）发来的剩余脉冲数量信号；并在该步骤结束之后执行第一判断步骤；第一判断步骤；用于判断剩余脉冲数量信号是否为0，并在判断结果为是时执行当前位置接受步骤；在判断结果为否时返回执行脉冲发送步骤；当前位置接受步骤：用于接收位移计数器（4）发来的当前位置脉冲信号M；并在该步骤结束之后执行第二判断步骤；第二判断步骤：用于判断|N‑M|是否等于2，并在判断结果为为是时执行到位标志递增步骤；在判断结果为否时执行校正脉冲数计算步骤；到位标志递增步骤：用于使到位标志增加1，即RchPosCnt＝RchPosCnt+1；并在该步骤结束之后执行第三判断步骤；第三判断步骤：判断到位标志是否为p，p为大于10的整数，并在判断结果为为是时结束定位；在判断结果为否时返回执行第二判断步骤；校正脉冲数计算步骤：用于计算N的值，N=(ULONG)(θ(N‑M))，其中，θ为0.5到1之间的数，同时对到标志位RchPosCnt进行清零；并在该步骤结束之后执行计划脉冲写入步骤。...

【技术特征摘要】
1.工业直线运动机构的快速精确预测定位方法，该方法是基于工业直线运动机构的快速精确预测定位系统实现的，所述工业直线运动机构的快速精确预测定位系统包括DSP(I)、位置脉冲减计数器(2)、电机驱动器(3)、位移计数器(4)和位移传感器(5)，所述DSP(I)向位置脉冲减计数器(2 )发送脉冲信号，所述位置脉冲减计数器(2 )发送驱动信号给电机驱动器(3)以控制电机运动，同时，DSP (I)从位置脉冲减计数器(2)接收位置脉冲减计数器状态信号，即剩余脉冲数量信号，DSP (I)通过位移计数器(4)接收位移传感器(5)发送的当前位置脉冲信号； 其特征在于:所述的快速精确预测定位方法是由嵌入在DSP (I)内部的软件实现的，该方法包括以下步骤: 目标位置指令接收步骤:用于接收目标位置指令脉冲数N，并在该步骤结束之后执行目标脉冲计算步骤； 目标脉冲计算步骤:用于计算需要输出的脉冲数，所述的脉冲数等于目标位置指令脉冲数N ;同时对到标志位RchPosCnt进行清零，即RchPosCnt = O ;并在该步骤结束之后执行计划脉冲写入步骤； 计划脉冲写入步骤:将脉冲数N的绝对值|N|写入位置脉冲减计数器(2);并在该步骤结束之后执行脉冲发送步骤； 脉冲发送步骤:用于通过位置脉冲发送端口发送I个位置脉冲信号给位置脉冲减计数器(2);并在该步骤结之后执行剩余脉冲信号接收步骤； 剩余脉冲信号接收步骤:用于接收位置脉冲减计数器(2)发来的剩余脉冲数量信号；并在该步骤结束之后执行第一判断步骤； 第一判断步骤；用于判断剩余脉冲数量信号是否为0，并在判断结果为是时执行当前位置接受步骤；在判断结果为否时返回执行脉冲发送步骤； 当前位置接受步骤:用于接收位移计数器(4)发来的当前位置脉冲信号M ;并在该步骤结束之后执行第二判断步骤； 第二判断步骤:用于判断|N-M|是否等于2，并在判断结果为为是时执行到位标志递增步骤；在判断结果为否时执行校正脉冲数计算步骤； 到位标志递增步骤:用于使到位标志增加I，即RchPosCnt = RchPosCnt+Ι ;并在该步骤结束之后执行第三判断步骤； 第三判断步骤:判断到位标志是否为P，P为大于10的整数，并在判断结果为为是时结束定位；在判断结果为否时返回执行第二判断步骤； 校正脉冲数计算步骤:用于计算N的值，N=(ULONG) ( Θ (N-M))，其中，Θ为0.5到I之间的数，同时对到标志位RchPosCnt进行清零；并在该步骤结束之后执行计划脉冲写入步骤。2.根据权利要求1所述的工业直线运动机构的快速精确预测定位方法，其特征在于:所述的第三判断步骤中，P=20。3.根据权利要求1所述的工业直线运动机构的快速精确预测定位方法，其特征在于:所述的位移传感器(5)采用磁栅尺或光栅尺实现。4.根据权利要求1所述的工业直线运动机构的快速精确预测定位方法，其特征在于:所述的位置脉冲减计数器(2)每接到一个DSP (I)发来的脉冲信号后，向电机驱动器(3)发送一个脉冲信号，然后再反馈给DSP (I) 一个状态信号，该状态信号表示剩...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙光辉，任雨，高会军，孙一勇，张增杰，谢文麟，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23