一种基于编码器的转盘转动控制方法及控制系统与流程

1.本发明涉及转盘定位技术领域，尤其涉及一种基于编码器的转盘转动控制方法及控制系统。


背景技术：

2.转盘是一种常用于带动物料转动的部件，在碳纤维、纺织等多个领域都有广泛地使用，在装盘上加装上用于放置物料的卡杆后，就可以通过转盘的转动实现对物料的收卷和放卷。在一些需要精确控制收放卷程度、即需要精确控制转盘角度的场合，现有的相关技术中通常需要在转盘上设置刻度、并且加装能够识别转盘刻度的传感器来检测和控制转盘的角度，但是这种控制方式会因为刻度的加工、传感器收到干扰等原因导致对转盘角度的识别产生误差，导致对转盘控制的准确度较差。
3.因此，需要一种新的转盘转动控制方法及控制系统，使对转盘转动角度的控制更加精确。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种基于编码器的转盘转动控制方法及控制系统，可以有效地解决现有对转盘转动角度的检测和控制准确度较差的问题。
5.本发明提供的一种基于编码器的转盘转动控制方法，包括：设备安装：安装转盘和带有编码器的伺服电机，使伺服电机的转轴与转盘传动连接；转盘上设置两个卡杆，两个卡杆对称设置在转盘轴线两侧，且两个卡杆的连线经过转盘中心；初期调试：将转盘边缘处与一个卡杆对应的一点作为机械零点，转动转盘使机械零点转动到转盘的顶端或底端，读取此时的编码器读数为a0，并将此时转盘的角度记为初始角度β0=0度；转动控制：转盘转动前，先设定目标角度为βtag度，并记转盘的目前角度为βori度，记编码器的当前读数为aori；通过定位计算模型计算定位值m；若βori≤βtag，计算编码器目标读数atag=m；若βori＞βtag，计算编码器目标读数atag=m+180；之后控制伺服电机启动，使编码器读数达到atag。
6.进一步地，在设备安装步骤中，伺服电机转轴和转盘通过齿轮传动方式相互连接。
7.进一步地，在设备安装步骤中，伺服电机转轴和转盘的转动方向相同。
8.进一步地，在初期调试步骤中，设编码器数值范围的中间值为amid，再设定阈值k，若a0的值不在区间[amid-k，amid+k]内，则需要返回设备安装步骤调整伺服电机转轴和转盘的相对位置，直至a0的值落在区间[amid-k，amid+k]内。
[0009]
进一步地，在初期调试步骤中，将转盘转到起始角度后，将转盘多次转动，使每次
转盘转动的角度都相同，对比多次转动中编码器的读数变化，若出现读数变化超过允许的误差值范围时，就需要重新调整伺服电机转轴和转盘的位置或进行更换，直至读数变化达到允许的误差值范围内。
[0010]
进一步地，在转动控制步骤中，定位计算模型的具体计算步骤如下：若βtag-βori＜-180，m=βtag-360+aori-βori；若-180≤βtag-βori≤180，m=βtag+aori-βori；若βtag-βori＞180，m=βtag+360+aori-βori。
[0011]
进一步地，编码器采用绝对值编码器。
[0012]
本发明还提供一种基于编码器的转盘转动控制系统，包括具有编码器的伺服电机，以及与伺服电机转轴传动连接的转盘，转盘上设置两个卡杆；还包括控制装置，用于储存并执行上述的基于编码器的转盘转动控制方法。
[0013]
通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：本方法通过编码器来对应转盘的转动角度，将对转盘角度的检测和控制问题转化成了对伺服电机编码器的读数和数据控制问题，能够减少外部干扰因素对系统的影响，从而有效地提升了系统的控制准确度；同时本方法还通过定位计算模型对编码器中零点跳动的问题进行了有效处理，进一步保证了对转盘转动控制的准确度。
附图说明
[0014]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]
图1为本发明中基于编码器的转盘转动控制系统的结构示意图；图2为本发明中基于编码器的转盘转动控制方法的流程图；附图标记：1、转盘；2、伺服电机；3、编码器；4、卡杆；5、控制装置。
具体实施方式
[0016]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0017]
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0018]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0019]
本发明涉及一种基于编码器的转盘转动控制方法，如图2所示，包括：
设备安装：安装转盘和带有编码器的伺服电机，使伺服电机的转轴与转盘传动连接；编码器的协议采用bissc协议、endat2.2协议或ssi协议；转盘上设置两个卡杆，卡杆主要用于放置物料，两个卡杆对称设置在转盘轴线两侧，且两个卡杆的连线经过转盘中心，保证两个卡杆在转盘的角度位置上的差值为180
°
；初期调试：将转盘边缘处与一个卡杆对应的一点作为机械零点，转动转盘使机械零点转动到转盘的顶端或底端，读取此时的编码器读数为a0，并将此时转盘的角度记为初始角度β0=0度，则转盘的转动角度就能够以机械零点在转盘圆周方向转动了多少度、来表示转盘转过的角度，转盘的转动角度范围即为[0
°
，360
°
）；转动控制：转盘转动前，先设定目标角度为βtag度，并记转盘的目前角度为βori度，记编码器的当前读数为aori；如果是从初始状态开始，则转盘的目前角度βori=β0=0度，编码器的当前读数aori=a0；如果不是从初始状态开始，则这一次转动中转盘的目前角度βori度就是前一次转动的目标角度为βtag度，这一次转动中编码器的当前读数aori就是前一次转动的编码器目标读数atag；之后通过定位计算模型计算定位值m；若βori≤βtag，计算编码器目标读数atag=m；若βori＞βtag，计算编码器目标读数atag=m+180；之后控制伺服电机启动，使编码器读数达到atag。
[0020]
为了减小伺服电机转轴和转盘之间的传动误差，优选在设备安装步骤中，将伺服电机转轴和转盘通过齿轮传动方式相互连接。为了方便伺服电机转轴和转盘之间的对应计算，优选在设备安装步骤中，将伺服电机转轴和转盘的转动方向相同。
[0021]
由于编码器实际直接反应的是伺服电机转轴的位置，因此也会存在一个零点(即0
°
和360
°
重合的点)，转动需要跨过这个位置时，编码器产生的读数在两侧会产生非常大的差异，会对计算产生一定影响；同样，转盘转动也存在一个零点；若两个零点相重合，则会对计算造成极大地影响，因此优选在初期调试步骤中，设编码器数值范围的中间值为amid，再设定阈值k，若a0的值不在区间[amid-k，amid+k]内，则需要返回设备安装步骤调整伺服电机转轴和转盘的相对位置，直至a0的值落在区间[amid-k，amid+k]内，从而将伺服电机转轴零点和转盘零点错开。
[0022]
优选在初期调试步骤中，将转盘转到起始角度后，将转盘多次转动，使每次转盘转动的角度都相同，每次转动编码器读数就会产生一个变化值
△
，多次转动就会产生多个
△
值，对比多次转动中编码器的读数变化，若出现读数变化超过允许的误差值范围(比如多个
△
的方差超过设定值，或者多个
△
中最大最小值之间的差距超出设定范围等情况)时，就需要重新调整伺服电机转轴和转盘的位置或进行更换，直至读数变化达到允许的误差值范围内，保证编码器对转盘检测的均匀程度。
[0023]
在转动控制步骤中，定位计算模型的具体计算步骤优选设置成如下形式：若βtag-βori＜-180，说明转盘转动时需要正向跨过零点，则计算时需要对其进行正向补偿，即m=βtag-360+aori-βori；若-180≤βtag-βori≤180，说明转盘转动时不会跨过零件，则不需要进行补偿，即m=βtag+aori-βori；若βtag-βori＞180，说明转盘转动时需要反向跨过零点，则计算时需要对其进行
反向补偿，即m=βtag+360+aori-βori。
[0024]
优选将编码器采用绝对值编码器，绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置，大大提高编码器的抗干扰特性和数据可靠性。
[0025]
本发明还涉及一种基于编码器的转盘转动控制系统，如图1所示，包括具有编码器3的伺服电机2，以及与伺服电机2转轴传动连接的转盘1，转盘上设置两个卡杆4，两个卡杆4对称设置在转盘1轴线两侧，且两个卡杆4的连线经过转盘1中心；还包括控制装置5，用于储存并执行上述的基于编码器的转盘转动控制方法，控制装置5的具体形式可以是电脑、单片机等电子设备。
[0026]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种基于编码器的转盘转动控制方法，其特征在于，包括：设备安装：安装转盘和带有编码器的伺服电机，使伺服电机的转轴与转盘传动连接；转盘上设置两个卡杆，两个卡杆对称设置在转盘轴线两侧，且两个卡杆的连线经过转盘中心；初期调试：将转盘边缘处与一个卡杆对应的一点作为机械零点，转动转盘使机械零点转动到转盘的顶端或底端，读取此时的编码器读数为a0，并将此时转盘的角度记为初始角度β0=0度；转动控制：转盘转动前，先设定目标角度为βtag度，并记转盘的目前角度为βori度，记编码器的当前读数为aori；通过定位计算模型计算定位值m；若βori≤βtag，计算编码器目标读数atag=m；若βori＞βtag，计算编码器目标读数atag=m+180；之后控制伺服电机启动，使编码器读数达到atag。2.根据权利要求1所述的基于编码器的转盘转动控制方法，其特征在于，在设备安装步骤中，伺服电机转轴和转盘通过齿轮传动方式相互连接。3.根据权利要求2所述的基于编码器的转盘转动控制方法，其特征在于，在设备安装步骤中，伺服电机转轴和转盘的转动方向相同。4.根据权利要求1所述的基于编码器的转盘转动控制方法，其特征在于，在初期调试步骤中，设编码器数值范围的中间值为amid，再设定阈值k，若a0的值不在区间[amid-k，amid+k]内，则需要返回设备安装步骤调整伺服电机转轴和转盘的相对位置，直至a0的值落在区间[amid-k，amid+k]内。5.根据权利要求4所述的基于编码器的转盘转动控制方法，其特征在于，在初期调试步骤中，将转盘转到起始角度后，将转盘多次转动，使每次转盘转动的角度都相同，对比多次转动中编码器的读数变化，若出现读数变化超过允许的误差值范围时，就需要重新调整伺服电机转轴和转盘的位置或进行更换，直至读数变化达到允许的误差值范围内。6.根据权利要求1所述的基于编码器的转盘转动控制方法，其特征在于，在转动控制步骤中，定位计算模型的具体计算步骤如下：若βtag-βori＜-180，m=βtag-360+aori-βori；若-180≤βtag-βori≤180，m=βtag+aori-βori；若βtag-βori＞180，m=βtag+360+aori-βori。7.根据权利要求1所述的基于编码器的转盘转动控制方法，其特征在于，编码器采用绝对值编码器。8.一种基于编码器的转盘转动控制系统，其特征在于，包括具有编码器的伺服电机，以及与伺服电机转轴传动连接的转盘，转盘上设置两个卡杆；还包括控制装置，用于储存并执行如权利要求1~7任一项所述的基于编码器的转盘转动控制方法。

技术总结
本发明涉及转盘定位技术领域，尤其涉及一种基于编码器的转盘转动控制方法及控制系统，方法包括：设备安装：安装转盘和带有编码器的伺服电机；转盘上设置两个卡杆；初期调试：将转盘边缘处一点作为机械零点，将机械零点转动到转盘顶端或底端，读取此时编码器读数为A0，并记转盘角度为β0=0度；转动控制：转盘转动前，设定目标角度为βtag度，记转盘的目前角度为βori度，记编码器当前读数为Aori；先计算定位值M；若βori≤βtag，计算编码器目标读数Atag=M；若βori＞βtag，计算编码器目标读数Atag=M+180；启动控制伺服电机使编码器读数达到Atag。本发明能够使对转盘转动角度的控制更加精确。精确。精确。


技术研发人员：谈昆伦 陈玉祥 蒋国中 刘勇俊 周豪 张子宁 王仁穆
受保护的技术使用者：新创碳谷集团有限公司
技术研发日：2023.04.20
技术公布日：2023/8/28