專利名稱：一種操作大型機械手臂的控制方法及全電子伺服控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及機械自動化控制領域，尤其涉及一種用于操作大型橫 走機械手臂的控制方法，本發明更涉及一種實現該方法的全電子伺服 控制系統。
背景技術：
目前的數控裝置由作為數控裝置的主要功能即控制機械的控制
系統；以及提供用于進行使工作機械動作的過程控制、參數設定、工 具數據設定等輸入輸出功能的操作系統構成，聯合起來形成數控系統 起作用。在這樣的數控系統中，控制機械的控制部和位于其外部的操 作部連接，當從控制部對操作部發出處理要求時，如果不接收就視為 異常。但是在數控裝置中，從以往就具有的計算機內，使用形狀數據 檢測機械部位、工具、家具、材料之間的沖突，而來防止沖突的沖突 防止功能；而且，在以往主要使用二維平面內的形狀，進行沖突檢査， 今年正發展為利用三維的形狀數據來檢測沖突。
綜上所述，因為只把操作部是否接收到作為判斷基準，所以只能 對其異常作出判斷，要作出高進度的判斷檢測并實現故障處理，就需 要較多的處理時間，造成機械控制的執行周期短于故障處理時間，導 致系統異常并損壞機械設備。
機械數字控制的功能運轉模式單一，無可選擇性，因為沒有完善 的故障檢測修復理念，更達不到自動控制異常操作停止循環過程并自動關閉系統流程的保護功能，所以不具備組合式功能多重搭配的條 件，從而無法滿足標準越來越高的機械制造業發展趨勢，目前已經實 現的自動故障處理方法業只能對其操作控制整體上的明顯異常作出 判斷處理，對其具體執行環節上的信號故障還沒有較為完備的解決措 施，如機械臂上位移上、下、后退及前進信號故障，如移動速度與加 速度超出標準速率范圍等信號故障。

發明內容
為解決上述問題，針對現有技術的不足，本發明的目的之一是提
供一種利用微電腦控制R8830CPU及RS422傳輸數據，采用背光式 設計帶省電裝置對話式熒屏提供輸出顯示，運轉模數可設定，自動運 算計數器及故障自動檢測，多重搭配選擇運轉模式和人機操作雙平臺 面向對象設計思路的新的操作大型機械手臂的控制方法；本發明的又 一目的是提供一種滿足操作大型機械手臂的控制方法的全電子伺服 控制系統。
本發明為解決上述問題所采用的技術方案為 一種操作大型機械手臂的控制方法，包括一機械手臂本體，其包 括如下步驟
(1)在該本體上設置通過信號電纜相互連接的主控制器、人機交互 裝置、動力控制裝置、信號傳感裝置及其對應的伺服單元；所述主控 制器包括主控制模塊及通訊模塊，所述人機交互裝置包括輸入/輸出 模塊，所述動力控制裝置包括伺服控制模塊、能量轉換模塊及壓力控 制模(2 )經所述主控制器的主控制模塊通過所述人機交互裝置用于過程 控制的通訊模塊選擇主功能控制方式后，通過所述輸入/輸出模塊的 開關控制檢測其機械的狀態和動作后轉入所述伺服控制模塊執行伺 服單元操作功能；所述的主控制模塊完成功能執行過程實時跟蹤統計 和綜合統計，對其執行單位執行狀態進行精確控制鎖定，并自動抵抗 壓力阻擋來保護執行機構。
(3) 由所述動力控制裝置內置的能量轉換模塊及壓力控制模塊接收 并處理所生成的反饋信號，實現功能指令到執行指令的轉換并緩存， 對應唯一確定的執行部位的指令編號輸出并操作執行；所述動力控制 裝置提供被控對象根據機械參數數值設定的參照類比值的執行動態， 其包括位移、速度、加速度及其力和力矩等，帶動執行單位完成功能 循環執行。
(4) 復制緩存中的執行指令并發送到所設置故障檢測修復系統，從 該系統中返回關于所述指令的沖突可能性及故障生成可能性的檢測 結果數據；所述緩存區提供多組存儲器，可以儲存20組不同模具數 據， 一次執行后自動生成功能數據代號，保證下次試用同樣數據是只 需輸入此模具代號即可調出相關數據，滿足換模時取物條件的設定。
(5) 創建量定范圍及其參數量值集合基礎數據庫，由所述主控制模 板調用該數據庫數據類比其功能指令參數，經自動運算計數統計其運 轉模數并檢測多環節信號故障，自動更換修正其參數值或返回原點； 所述運轉模數可自定義設定，當達到設定模數時，自動報警功能會及 時報警，對其生產進度追蹤記錄及安排。(6)其控制執行在伺服單元提供伺服馬達控制，按橫行軀動方式設 置橫行伺服馬達及橫行變頻馬達，實現引拔電動馬達調位，上下電動 馬達調位及上下伺服馬達軀動；不同型號伺服馬達區別連接驅動控制 程序，可通過更新驅動程序或者改變變頻器參數設定生成自動類算算 法，統計其運算次數，達到合理執行標準。
一種實現上述方法的全電子伺服控制系統，其包括一電力管理子 系統、 一核心控制子系統、 一故障檢測修復子系統及一信號處理子系 統，所述電力管理子系統包括一入力電源模塊、 一控制電源模塊及一 安全接地模塊；所述核心控制子系統包括一數據編輯模塊、 一數據編 碼模塊、 一功能選擇模塊、 一主控制模塊、 一通信模塊及一伺服控制 模塊；所述故障檢測修復子系統包括一數據調用模塊、 一自動運算模 塊、 一數據輸入/輸出模塊及一自動糾錯模塊；所述信號處理子系統 包括一信號轉換模塊、 一信號接收模塊及一信號檢測模塊。
所述電力管理子系統、核心控制子系統、故障檢測修復子系統及 信號處理子系統通過輸入線、輸出線及其數據傳輸總線和側姿信號線 相互連接，其電源供應部分連接到設置的電源供應器，選擇符合規格 電磁閥及其電磁接觸器相互連接。
所述核心控制子系統還包括任意多組存儲器，其所述主控制模塊 內設置人機加護裝置和程序編輯窗口。
本發明的有益效果為多重搭配選擇運轉模式，不同模具可通過 模式設定選擇不同使用功能，降低設定時間；采用對話式背光設計屏 幕，并帶省電功能，操作簡單易懂；可記憶20組取物條件，配合20個模具，節省換模時取物條件設定；自動偵測故障，并記錄故障號碼， 方便維修和保養；運轉模數可設定，超標時自動報警，便于生產進度 追蹤記錄及安排；提供語言選擇功能，根據不同需要切換為不同使用語
.國、-,
下面結合附圖對本發明進行詳細說明


圖1是本發明所述的控制方法的軟件流程圖。 圖2是本發明全電子伺服控制系統的硬件模塊原理圖。 圖3是本發明全電子伺服控制系統中子系統連接關系示意圖。 圖4是本發明所述的控制方法開機啟動程序流程圖。 圖5是本發明所述的控制方法緊急停止處理流程圖。
具體實施例方式
在本實施例中，其入力電源規格可選擇(A) .Atlas系列l① 220~240VAC 50 60Hz， (B) .Bomarc系列1 O或1①220VAC 50 60Hz， (C) .Cobra及Dart系列3O220VAC 50~60Hz， (D).加 裝Encoder系列3 O 220VAC 50 60Hz;消耗功率設定為 MIN.30W/MAX2.2KW (實際消耗功率依機型而定)；控制電源規格 交流輸入170 264VAC，直流輸出VI: 2.1A±10%;其操作環境 溫度保持0 6(TC，操作環境濕度保持35% 90%，儲存環境溫度保持 在-5 6(TC (不可結露)；編碼器脈沖數1000Pulses。
本實施例中所有邏輯運算指令說明及其用法均采用所屬行業通 用公式及其單位圖標表示，數值的設定類及其運算類別結合其邏輯運 算指令且必須為公用變量編號并設置規定其值域范圍，除特殊定義外無需再特殊說明。
參見圖l、圖4及圖5， 一種操作大型機械手臂的控制方法，包
括一機械手臂本體，其包括如下步驟 (1)在該本體上設置通過信號電纜相互連接的主控制器、人機交互
裝置、動力控制裝置、信號傳感裝置及其對應的伺服單元；所述主控 制器包括主控制模塊及通訊模塊，所述人機交互裝置包括輸入/輸出 模塊，所述動力控制裝置包括伺服控制模塊、能量轉換模塊及壓力控 制模塊；
(2 )經所述主控制器的主控制模塊通過所述人機交互裝置用于過程 控制的通訊模塊選擇主功能控制方式后，通過所述輸入/輸出模塊的 開關控制檢測其機械的狀態和動作后轉入所述伺服控制模塊執行伺 服單元操作功能；所述的主控制模塊完成功能執行過程實時跟蹤統計 和綜合統計，對其執行單位執行狀態進行精確控制鎖定，并自動抵抗 壓力阻擋來保護執行機構。
(3) 由所述動力控制裝置內置的能量轉換模塊及壓力控制模塊接收 并處理所生成的反饋信號，實現功能指令到執行指令的轉換并緩存， 對應唯一確定的執行部位的指令編號輸出并操作執行；所述動力控制 裝置提供被控對象根據機械參數數值設定的參照類比值的執行動態， 其包括位移、速度、加速度及其力和力矩等，帶動執行單位完成功能 循環執行。
(4) 復制緩存中的執行指令并發送到所設置故障檢測修復系統，從 該系統中返回關于所述指令的沖突可能性及故障生成可能性的檢測結果數據；所述緩存區提供多組存儲器，可以儲存20組不同模具數 據， 一次執行后自動生成功能數據代號，保證下次試用同樣數據是只 需輸入此模具代號即可調出相關數據，滿足換模時取物條件的設定。
(5) 創建量定范圍及其參數量值集合基礎數據庫，由所述主控制模 板調用該數據庫數據類比其功能指令參數，經自動運算計數統計其運 轉模數并檢測多環節信號故障，自動更換修正其參數值或返回原點； 所述運轉模數可自定義設定，當達到設定模數時，自動報警功能會及 時報警，對其生產進度追蹤記錄及安排。
(6) 其控制執行在伺服單元提供伺服馬達控制，按橫行軀動方式設 置橫行伺服馬達及橫行變頻馬達，實現引拔電動馬達調位，上下電動 馬達調位及上下伺服馬達軀動；不同型號伺服馬達區別連接驅動控制 程序，可通過更新驅動程序或者改變變頻器參數設定生成自動類算算 法，統計其運算次數，達到合理執行標準。
參見圖2及圖3， 一種實現上述方法的全電子伺服控制系統，其 包括一電力管理子系統、 一核心控制子系統、 一故障檢測修復子系統 及一信號處理子系統，所述電力管理子系統包括一入力電源模塊、一 控制電源模塊及一安全接地模塊；所述核心控制子系統包括一數據編 輯模塊、 一數據編碼模塊、 一功能選擇模塊、 一主控制模塊、 一通信 模塊及一伺服控制模塊；所述故障檢測修復子系統包括一數據調用模 塊、 一自動運算模塊、 一數據輸入/輸出模塊及一自動糾錯模塊；所 述信號處理子系統包括一信號轉換模塊、 一信號接收模塊及一信號檢 測模塊。所述電力管理子系統、核心控制子系統、故障檢測修復子系統及 信號處理子系統通過輸入線、輸出線及其數據傳輸總線和側姿信號線 相互連接，其電源供應部分連接到設置的電源供應器，選擇符合規格 電磁閥及其電磁接觸器相互連接。
所述核心控制子系統還包括任意多組存儲器，其所述主控制模塊 內設置人機加護裝置和程序編輯窗口 。
本發明的工作原理為軟件內置于機械手內用于控制機械手操 作；不同模具可通過模式設定選擇不同使用功能；可以儲存20組不 同模具數據，下次使用時，只需輸入此模具代號，調出相關數據，降 低設定時間；模數設定達標時自動報警，便于生產進度追蹤記錄及安 排；設定成品臂四個固定模式，料頭臂八個固定模式，兩個臂可以單 獨使用，業可以組合使用；本系統按橫行驅動方式分為橫行私服馬達， 橫行變頻馬達；并有引拔電動馬達調位，上下電動馬達調位，上下伺 服馬達驅動。
本發明并不限于上述實施方式，凡采用和本發明相似系統結構及 其方法來實現本發明目的的所有方式，均在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種操作大型機械手臂的控制方法，包括一機械手臂本體，其特征在于，其包括如下步驟(1)在該本體上設置通過信號電纜相互連接的主控制器、人機交互裝置、動力控制裝置、信號傳感裝置及其對應的伺服單元；所述主控制器包括主控制模塊及通訊模塊，所述人機交互裝置包括輸入/輸出模塊，所述動力控制裝置包括伺服控制模塊、能量轉換模塊及壓力控制模塊；(2)經所述主控制器的主控制模塊通過所述人機交互裝置用于過程控制的通訊模塊選擇主功能控制方式后，通過所述輸入/輸出模塊的開關控制檢測其機械的狀態和動作后轉入所述伺服控制模塊執行伺服單元操作功能；(3)由所述動力控制裝置內置的能量轉換模塊及壓力控制模塊接收并處理所生成的反饋信號，實現功能指令到執行指令的轉換并緩存，對應唯一確定的執行部位的指令編號輸出并操作執行；(4)復制緩存中的執行指令并發送到所設置故障檢測修復系統，從該系統中返回關于所述指令的沖突可能性及故障生成可能性的檢測結果數據；(5)創建量定范圍及其參數量值集合基礎數據庫，由所述主控制模板調用該數據庫數據類比其功能指令參數，經自動運算計數統計其運轉模數并檢測多環節信號故障，自動更換修正其參數值或返回原點；(6)其控制執行在伺服單元提供伺服馬達控制，按橫行軀動方式設置橫行伺服馬達及橫行變頻馬達，實現引拔電動馬達調位，上下電動馬達調位及上下伺服馬達軀動。
2. 根據權利要求1所述的一種操作大型機械手臂的控制方法，其特 征在于，所述步驟(2)還包括以下步驟所述的主控制模塊完成功 能執行過程實時跟蹤統計和綜合統計，對其執行單位執行狀態進行精 確控制鎖定，并自動抵抗壓力阻擋來保護執行機構。
3. 根據權利要求1所述的一種操作大型機械手臂的控制方法，其特 征在于，所述步驟(3)還包括以下步驟所述動力控制裝置提供被 控對象根據機械參數數值設定的參照類比值的執行動態，其包括位 移、速度、加速度及其力和力矩等，帶動執行單位完成功能循環執行。
4. 根據權利要求1所述的一種操作大型機械手臂的控制方法，其特 征在于，所述步驟(4)還包括以下步驟所述緩存區提供多組存儲 器，可以儲存20組不同模具數據， 一次執行后自動生成功能數據代號，保證下次試用同樣數據是只需輸入此模具代號即可調出相關數 據，滿足換模時取物條件的設定。
5. 根據權利要求1所述的一種操作大型機械手臂的控制方法，其特 征在于，所述步驟(5)還包括以下步驟所述運轉模數可自定義設定，當達到設定模數時，自動報警功能會及時報警，對其生產進度追 蹤記錄及安排。
6. 根據權利要求1所述的一種操作大型機械手臂的控制方法，其特 征在于，所述步驟(6)還包括以下步驟不同型號伺服馬達區別連接驅動控制程序，可通過更新驅動程序或者改變變頻器參數設定生成自動類算算法，統計其運算次數，達到合理執行標準。
7. —種實現權利要求1所述方法的全電子伺服控制系統，其特征在 于，其包括一電力管理子系統、 一核心控制子系統、 一故障檢測修復 子系統及一信號處理子系統，所述電力管理子系統包括一入力電源模 塊、 一控制電源模塊及一安全接地模塊；所述核心控制子系統包括一 數據編輯模塊、 一數據編碼模塊、 一功能選擇模塊、 一主控制模塊、 一通信模塊及一伺服控制模塊；所述故障檢測修復子系統包括一數據 調用模塊、 一自動運算模塊、 一數據輸入/輸出模塊及一自動糾錯模 塊；所述信號處理子系統包括一信號轉換模塊、 一信號接收模塊及一 信號檢測模塊。
8. 根據權利要求7所述的全電子伺服控制系統，其特征在于，所述 電力管理子系統、核心控制子系統、故障檢測修復子系統及信號處理 子系統通過輸入線、輸出線及其數據傳輸總線和側姿信號線相互連 接，其電源供應部分連接到設置的電源供應器，選擇符合規格電磁閥 及其電磁接觸器相互連接。
9. 根據權利要求7所述的全電子伺服控制系統，其特征在于，所述 核心控制子系統還包括任意多組存儲器，其所述主控制模塊內設置人 機加護裝置和程序編輯窗口。
全文摘要
一種操作大型機械手臂的控制方法及全電子伺服控制系統，在該本體上設置通過信號電纜相互連接的主控制器、人機交互裝置、動力控制裝置、信號傳感裝置及其對應的伺服單元，經所述控制器的主控制模塊通過過程控制通訊模塊的人機交互裝置選擇主功能控制方式后，通過輸入/輸出模塊的開關控制檢測其機械的狀態和動作后轉入伺服控制模塊執行伺服單元操作功能；復制緩存中的執行指令并發送到所設置故障檢測修復系統，從該系統中返回關于所述指令的沖突可能性及故障生成可能性的檢測結果數據；其控制執行在伺服單元提供伺服馬達控制，按橫行驅動方式設置橫行伺服馬達及橫行變頻馬達，實現引拔電動馬達調位，上下電動馬達調位及上下伺服馬達驅動。
文檔編號G05B19/18GK101537623SQ20091013732
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月24日 優先權日2009年4月24日
發明者施復興 申請人:東莞艾爾發自動化機械有限公司