專利名稱：伺服電機系統(tǒng)及基于該伺服電機系統(tǒng)的厚度測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機床伺服領(lǐng)域，尤其涉及一種伺服電機系統(tǒng)及基于該伺服電機系統(tǒng)的
厚度測量方法。
背景技術(shù)：
隨著機械加工行業(yè)的不斷興起，在很多情況下，需要對待加工的工件的而后讀進行精確測量，目前，通常采用專用測厚光柵尺或者數(shù)字千分表測量，這兩種測量儀器雖然測量精度高，但是其成本相當(dāng)昂貴，并且由于其屬于精密儀器，所以穩(wěn)定性一般，且保養(yǎng)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)成本高、穩(wěn)定性不高且保養(yǎng)復(fù)雜的缺陷，提供一種伺服電機系統(tǒng)及基于該伺服電機系統(tǒng)的厚度測量方法，該技術(shù)方案測量速度快、精度高、穩(wěn)定性高且成本低。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種伺服電機系統(tǒng)，其包括伺服單元、運動控制器、光電感應(yīng)器、測厚感應(yīng)棒以及滑動氣缸，所述伺服單元包括編碼器、伺服電機以及所述伺服電機連接有驅(qū)動其轉(zhuǎn)動的伺服驅(qū)動器，所述運動控制器通過電纜分別與所述伺服驅(qū)動器、所述光電感應(yīng)器、所述測厚感應(yīng)棒以及所述滑動氣缸連接，所述光電感應(yīng)器和所述測厚感應(yīng)棒分別置于所述滑動氣缸上，所述伺服單元將所輸出的編碼器信號通過編碼器信號通道傳輸至所述運動控制器，所述運動控制器根據(jù)所述編碼器所采集的脈沖數(shù)據(jù)計算所述伺服電機旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，所述編碼器信號包括串行數(shù)據(jù)，初始增量脈沖以及原點脈沖，所述圈數(shù)對應(yīng)待測工件移動的直線距離，其中所述光電感應(yīng)器，用以在所述測厚感應(yīng)棒運動到底部時輸出光電感應(yīng)信號；所述滑動氣缸，用以驅(qū)動所述測厚感應(yīng)棒沿垂直方向運動；所述編碼器，用以將所述伺服電機的當(dāng)前位置反饋至所述伺服驅(qū)動器，以使所述運動控制器讀取所述當(dāng)前位置。
在本發(fā)明所述的伺服電機系統(tǒng)中，所述伺服電機系統(tǒng)還包括安裝于所述滑動氣缸上的感應(yīng)棒緊固件和直線軸承,所述測厚感應(yīng)棒通過所述感應(yīng)棒緊固件與所述直線軸承固定連接。在本發(fā)明所述的伺服電機系統(tǒng)中，所述伺服電機系統(tǒng)還包括在所述光電感應(yīng)器下方安裝有感應(yīng)器防護板。在本發(fā)明所述的伺服電機系統(tǒng)中，所述光電感應(yīng)器、所述感應(yīng)器保護板、所述感應(yīng)棒緊固件、所述直線軸承以及所述測厚感應(yīng)棒分別安裝于測厚安裝板上。在本發(fā)明所述的伺服電機系統(tǒng)中，所述測厚安裝板安裝于滑動氣缸上。在本發(fā)明所述的伺服電機系統(tǒng)中，所述滑動氣缸的上下運動由電磁閥控制。在本發(fā)明所述的伺服電機系統(tǒng)中，在所述測厚感應(yīng)棒下方放置待測工件。本發(fā)明還構(gòu)造一種基于伺服電機系統(tǒng)的厚度測量方法，所述伺服電機系統(tǒng)為上述的伺服電機系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟S100.基于伺服電機系統(tǒng)對伺服電機的當(dāng)前位置進行清零操作；S200.基于伺服電機系統(tǒng)測量待測工件的厚度。在本發(fā)明所述的基于伺服電機系統(tǒng)的厚度測量方法中，所述步驟SlOO具體包括以下步驟S101.接收用戶對伺服電機的當(dāng)前位置進行清零的命令； S102.運動控制器通過電纜控制伺服驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機轉(zhuǎn)動，從而使滑動氣缸驅(qū)動測厚感應(yīng)棒沿垂直方向運動；S103.在測厚感應(yīng)棒運動到底部時光電感應(yīng)器輸出光電感應(yīng)信號；S104.編碼器將伺服電機的第一當(dāng)前位置反饋至伺服驅(qū)動器，運動控制器根據(jù)所述光電感應(yīng)信號通過伺服驅(qū)動器讀取所述第一當(dāng)前位置，并將該第一當(dāng)前位置設(shè)為零點。在本發(fā)明所述的基于伺服電機系統(tǒng)的厚度測量方法中，所述步驟S200具體包括以下步驟S201.接收用戶測量待測工件的厚度的命令；S202.運動控制器通過電纜控制伺服驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機轉(zhuǎn)動，從而使滑動氣缸驅(qū)動測厚感應(yīng)棒沿垂直方向運動；S203.在測厚感應(yīng)棒運動到底部時光電感應(yīng)器輸出光電感應(yīng)信號；S204.編碼器將伺服電機的第二當(dāng)前位置反饋至伺服驅(qū)動器，運動控制器根據(jù)所述光電感應(yīng)信號通過伺服驅(qū)動器讀取所述第二當(dāng)前位置；S205.運動控制器將該第二當(dāng)前位置與該第一當(dāng)前位置相減，以計算出該待測工件的厚度。實施本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果所述伺服單元將所輸出的編碼器信號通過編碼器信號通道傳輸至所述運動控制器，所述運動控制器根據(jù)所述編碼器所采集的脈沖數(shù)據(jù)計算所述伺服電機旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)。該技術(shù)方案測量速度快、精度高、穩(wěn)定性高且成本低。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖I是本發(fā)明伺服電機系統(tǒng)實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明伺服電機系統(tǒng)實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明基于伺服電機系統(tǒng)的厚度測量方法的流程圖；圖4是本發(fā)明基于伺服電機系統(tǒng)的厚度測量方法中步驟SlOO的流程圖；圖5是本發(fā)明基于伺服電機系統(tǒng)的厚度測量方法中步驟S200的流程圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請參閱圖I和圖2，其中，圖I是本發(fā)明伺服電機系統(tǒng)實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，圖I是本發(fā)明伺服電機系統(tǒng)實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖I和圖2所示，該系統(tǒng)包括伺服單元(圖未示)、直線導(dǎo)軌2、Z軸運動軸3、滑動氣缸4、測厚安裝板5、光電感應(yīng)器6、感應(yīng)器保護板7、感應(yīng)棒緊固件8、直線軸承9、測厚感應(yīng)棒10、運動控制器12以及電纜13，該伺服單元包括編碼器(圖未示)、伺服電機I以及伺服驅(qū)動器11。其中，所述伺服單元將所輸出的編碼器信號通過編碼器信號通道傳輸至所述運動控制器12，所述運動控制器12根據(jù)所述編碼器所采集的脈沖數(shù)據(jù)計算所述伺服電機I旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，所述編碼器信號包括串行數(shù)據(jù)，初始增量脈沖以及原點脈沖，應(yīng)當(dāng)說明的是，該串 行數(shù)據(jù)表示伺服電機I從基準(zhǔn)位置開始旋轉(zhuǎn)了多少圈后的位置，該初始增量脈沖表示伺服電機I軸的原點位置開始，到伺服電機I軸運轉(zhuǎn)的當(dāng)前位置，以預(yù)設(shè)速度旋轉(zhuǎn)時輸出脈沖。該編碼器信號通道，用于接收所述編碼器信號，所述圈數(shù)對應(yīng)待測工件移動的直線距離。需要說明的是，光電感應(yīng)器6、感應(yīng)器保護板7、感應(yīng)棒緊固件8、直線軸承9和測厚感應(yīng)棒10分別安裝于測厚安裝板5上，保證了該伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性；測厚安裝板5安裝于滑動氣缸4上；伺服電機I、直線導(dǎo)軌2以及滑動氣缸4安裝于Z軸運動軸3上；伺服電機與伺服驅(qū)動器11連接；伺服驅(qū)動器11和光電感應(yīng)器6通過電纜13連接至運動控制器12 ；測厚感應(yīng)棒10通過感應(yīng)棒緊固件8與直線軸承9固定連接，防止測厚感應(yīng)棒10從直線軸承9上脫落；在光電感應(yīng)器6下方安裝有感應(yīng)器保護板7 ;在測厚感應(yīng)棒10下方放置待測工件(圖未示)。下面簡述主要部分的作用所述伺服驅(qū)動器11，用以驅(qū)動所述伺服電機I轉(zhuǎn)動。所述光電感應(yīng)器6，用以在所述測厚感應(yīng)棒10運動到底部時輸出光電感應(yīng)信號，在本實施例中，具體來說，光電感應(yīng)器6連接至運動控制器12的IO端口。所述滑動氣缸4，用以驅(qū)動所述測厚感應(yīng)棒10沿垂直方向運動；應(yīng)當(dāng)說明的是，該垂直方向為本實施例中所涉及的Z軸運動軸3，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，這里不再贅述。另外，值得一提的是，所述滑動氣缸4的上下運動由電磁閥(圖未示)控制。所述編碼器(圖未示)，用以將所述伺服電機I的當(dāng)前位置反饋至所述伺服驅(qū)動器11，以使所述運動控制器12讀取所述當(dāng)前位置。本實施例中所采用的編碼器保證了測量的精度和速度。在本實施例中，所述編碼器內(nèi)置于所述伺服電機I的末端，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)所述伺服電機I的結(jié)構(gòu)特征在不同的位置設(shè)置編碼器，在此不再贅述。應(yīng)當(dāng)說明的是，結(jié)合伺服電機I的工作原理，該編碼器通過伺服電機I中的伺服單元(圖未示)輸出的相位信號，例如A相、B相以及C相等等，直接連接至運動控制器的編碼器通道，若伺服電機I正轉(zhuǎn)時，B相比A相和C相超前90°，若伺服電機I反轉(zhuǎn)時，A相比B相和C相超前90°，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，這里不再贅述。請參閱圖3，圖3是本發(fā)明基于伺服電機系統(tǒng)的厚度測量方法的流程圖，如圖3所示，所述方法包括以下步驟在步驟SlOO中，基于伺服電機系統(tǒng)對伺服電機的當(dāng)前位置進行清零操作；在步驟S200中，基于伺服電機系統(tǒng)測量待測工件的厚度。請參閱圖4，圖4是本發(fā)明基于伺服電機系統(tǒng)的厚度測量方法中步驟SlOO的流程圖，如圖4所示，所述步驟SlOO具體包括以下步驟在步驟SlOl中，接收用戶對伺服電機的當(dāng)前位置進行清零的命令；
在步驟S102中，運動控制器通過電纜控制伺服驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機轉(zhuǎn)動，從而使滑動氣缸驅(qū)動測厚感應(yīng)棒沿垂直方向運動；在步驟S103中，在測厚感應(yīng)棒運動到底部時光電感應(yīng)器輸出光電感應(yīng)信號，應(yīng)當(dāng)說明的是，在本實施例中，在測厚感應(yīng)棒運動到底部時，光電感應(yīng)器被擋??；在步驟S104中，編碼器將伺服電機的第一當(dāng)前位置反饋至伺服驅(qū)動器，運動控制器根據(jù)所述光電感應(yīng)信號通過伺服驅(qū)動器讀取所述第一當(dāng)前位置，并將該第一當(dāng)前位置設(shè)為零點，也就是說，該光電感應(yīng)信號觸發(fā)運動控制器讀取該第一當(dāng)前位置。值得一提的是，在步驟S104之后，Z軸運動軸運動至用戶指定位置，等待測量待測工件的厚度的命令。請參閱圖5，圖5是本發(fā)明基于伺服電機系統(tǒng)的厚度測量方法中步驟S200的流程圖，如圖5所示，所述步驟S200具體包括以下步驟
在步驟S201中，接收用戶測量待測工件的厚度的命令；在步驟S202中，運動控制器通過電纜控制伺服驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機轉(zhuǎn)動，從而使滑動氣缸驅(qū)動測厚感應(yīng)棒沿垂直方向運動；在步驟S203中，在測厚感應(yīng)棒運動到底部時光電感應(yīng)器輸出光電感應(yīng)信號，應(yīng)當(dāng)說明的是，在本實施例中，在測厚感應(yīng)棒運動到底部時，光電感應(yīng)器被擋??；在步驟S204中，編碼器將伺服電機的第二當(dāng)前位置反饋至伺服驅(qū)動器，運動控制器根據(jù)所述光電感應(yīng)信號通過伺服驅(qū)動器讀取所述第二當(dāng)前位置，也就是說，該光電感應(yīng)信號觸發(fā)運動控制器讀取該第二當(dāng)前位置；在步驟S205中，運動控制器將該第二當(dāng)前位置與該第一當(dāng)前位置相減，以計算出該待測工件的厚度。應(yīng)當(dāng)說明的是，在步驟S205之后，Z軸運動軸運動至用戶指定位置，等待下一次測量待測工件的厚度的命令，測量下一個待測工件的厚度只需循環(huán)步驟S201至步驟S205，在此不再贅述。相較于現(xiàn)有技術(shù)，所述伺服單元將所輸出的編碼器信號通過編碼器信號通道傳輸至所述運動控制器，所述運動控制器根據(jù)所述編碼器所采集的脈沖數(shù)據(jù)計算所述伺服電機旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)。該技術(shù)方案測量速度快、精度高、穩(wěn)定性高且成本低。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種伺服電機系統(tǒng)，其特征在于，其包括伺服單元、運動控制器、光電感應(yīng)器、測厚感應(yīng)棒以及滑動氣缸，所述伺服單元包括編碼器、伺服電機以及所述伺服電機連接有驅(qū)動其轉(zhuǎn)動的伺服驅(qū)動器，所述運動控制器通過電纜分別與所述伺服驅(qū)動器、所述光電感應(yīng)器、所述測厚感應(yīng)棒以及所述滑動氣缸連接，所述光電感應(yīng)器和所述測厚感應(yīng)棒分別置于所述滑動氣缸上，所述伺服單元將所輸出的編碼器信號通過編碼器信號通道傳輸至所述運動控制器，所述運動控制器根據(jù)所述編碼器所采集的脈沖數(shù)據(jù)計算所述伺服電機旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，所述編碼器信號包括串行數(shù)據(jù)，初始增量脈沖以及原點脈沖，所述圈數(shù)對應(yīng)待測工件移動的直線距離，其中 所述光電感應(yīng)器，用以在所述測厚感應(yīng)棒運動到底部時輸出光電感應(yīng)信號； 所述滑動氣缸，用以驅(qū)動所述測厚感應(yīng)棒沿垂直方向運動； 所述編碼器，用以將所述伺服電機的當(dāng)前位置反饋至所述伺服驅(qū)動器，以使所述運動控制器讀取所述當(dāng)前位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的伺服電機系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服電機系統(tǒng)還包括安裝于所述滑動氣缸上的感應(yīng)棒緊固件和直線軸承，所述測厚感應(yīng)棒通過所述感應(yīng)棒緊固件與所述直線軸承固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的伺服電機系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服電機系統(tǒng)還包括在所述光電感應(yīng)器下方安裝有感應(yīng)器防護板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伺服電機系統(tǒng)，其特征在于，所述光電感應(yīng)器、所述感應(yīng)器保護板、所述感應(yīng)棒緊固件、所述直線軸承以及所述測厚感應(yīng)棒分別安裝于測厚安裝板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的伺服電機系統(tǒng)，其特征在于，所述測厚安裝板安裝于滑動氣缸上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的伺服電機系統(tǒng)，其特征在于，所述滑動氣缸的上下運動由電磁閥控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的伺服電機系統(tǒng)，其特征在于，在所述測厚感應(yīng)棒下方放置待測工件。
8.一種基于伺服電機系統(tǒng)的厚度測量方法，其特征在于，所述伺服電機系統(tǒng)為上述I至7任一項所述的伺服電機系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟 S100.基于伺服電機系統(tǒng)對伺服電機的當(dāng)前位置進行清零操作； S200.基于伺服電機系統(tǒng)測量待測工件的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于伺服電機系統(tǒng)的厚度測量方法，其特征在于，所述步驟SlOO具體包括以下步驟 S101.接收用戶對伺服電機的當(dāng)前位置進行清零的命令； S102.運動控制器通過電纜控制伺服驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機轉(zhuǎn)動，從而使滑動氣缸驅(qū)動測厚感應(yīng)棒沿垂直方向運動； S103.在測厚感應(yīng)棒運動到底部時光電感應(yīng)器輸出光電感應(yīng)信號； S104.編碼器將伺服電機的第一當(dāng)前位置反饋至伺服驅(qū)動器，運動控制器根據(jù)所述光電感應(yīng)信號通過伺服驅(qū)動器讀取所述第一當(dāng)前位置，并將所述第一當(dāng)前位置設(shè)為零點。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于伺服電機系統(tǒng)的厚度測量方法，其特征在于，所述步驟S200具體包括以下步驟、 5201.接收用戶測量待測工件的厚度的命令； 、5202.運動控制器通過電纜控制伺服驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機轉(zhuǎn)動，從而使滑動氣缸驅(qū)動測厚感應(yīng)棒沿垂直方向運動； 、 5203.在測厚感應(yīng)棒運動到底部時光電感應(yīng)器輸出光電感應(yīng)信號； 、 5204.編碼器將伺服電機的第二當(dāng)前位置反饋至伺服驅(qū)動器，運動控制器根據(jù)所述光電感應(yīng)信號通過伺服驅(qū)動器讀取所述第二當(dāng)前位置； 、 5205.運動控制器將所述第二當(dāng)前位置與所述第一當(dāng)前位置相減，以計算出所述待測工件的厚度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種伺服電機系統(tǒng)及基于該伺服電機系統(tǒng)的厚度測量方法，該系統(tǒng)包括伺服單元、運動控制器、光電感應(yīng)器、測厚感應(yīng)棒以及滑動氣缸，所述伺服單元包括編碼器、伺服電機以及所述伺服電機連接有驅(qū)動其轉(zhuǎn)動的伺服驅(qū)動器，所述運動控制器通過電纜分別與所述伺服驅(qū)動器、所述光電感應(yīng)器、所述測厚感應(yīng)棒以及所述滑動氣缸連接，所述光電感應(yīng)器和所述測厚感應(yīng)棒分別置于所述滑動氣缸上，所述伺服單元將所輸出的編碼器信號通過編碼器信號通道傳輸至所述運動控制器，所述運動控制器根據(jù)所述編碼器所采集的脈沖數(shù)據(jù)計算所述伺服電機旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)。該技術(shù)方案測量速度快、精度高、穩(wěn)定性高且成本低。
文檔編號B23Q17/20GK102658504SQ20121010485
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者管金鑫, 高云峰 申請人:深圳市大族數(shù)控科技有限公司, 深圳市大族激光科技股份有限公司