一种用于工业机器人的控制器的测试方法及测试系统与流程

本发明涉及工业机器人控制器的测试领域，尤指一种用于工业机器人的控制器的测试方法及测试系统。

背景技术：

工业机器人一般包括执行机构、伺服电机、以及控制器三部分，执行机构用于执行控制系统发出的指令，伺服电机用于驱动执行机构，控制器用于按照输入的程序对伺服电机发出指令信号；其中，工业机器人的核心在于控制器的研究。

目前，工业机器人根据伺服电机的类型，主要可以分为两种：总线型和脉冲型，对应的控制器也包括总线型和脉冲型；当然，市场上应用较为广泛的为脉冲型的工业机器人。对于脉冲型工业机器人的开发过程，需要对控制器的输出端输出的脉冲控制信号进行测试，确定当前控制器的各输出端控制对应伺服电机的实际运动位置与目标运动位置是否一致，确定控制器的各输出端输出的脉冲控制信号的精度。

在现有技术中，针对控制器的各输出端控制对应伺服电机的实际运动位置的测试方法主要有三种：一将控制器、伺服电机、以及执行机构依次连接，利用控制器控制执行机构，并检测执行机构的运动末端的精度；二是将控制器与伺服电机连接，通过伺服电机中的驱动器提供的工具软件，在计算机(Personal Computer,PC)上读取用于控制对应轴工作的伺服电机中的编码器的值，并进行计算得出控制器通过伺服电机控制对应轴的实际运动位置；三同样是将控制器与伺服电机连接，通过伺服电机中的驱动器提供的通讯接口，根据通讯接口的通讯协议，在PC机上读取用于控制对应轴工作的伺服电机中的编码器的值，并进行计算得出控制器通过伺服电机控制对应轴的实际运动位置。

在上述测试方法中，若方法一发现执行机构的运动末端位置发生偏差，难以确定是控制器、伺服电机、或执行机构中的任何一个部件引起的位置偏差；方法二和方法三中虽然都省略了执行机构这一部件，但若发生位置偏差，还是难以确定是控制器出现了问题，还是伺服电机出现了问题；另外，方法二中一个伺服电机只能连接一个控制器的输出端，若要读取多个伺服电机的编码器的值，需要经过对大量的数据进行人工记录和处理，导致效率太低；同样，在方法三中控制器的一个输出端一次只能和一个伺服电机进行通讯，对于多个控制器的多个输出端和多个伺服电机，在一个周期内需要依次完成通讯，因此处理速度较慢，耗时较长，效率较低。

基于此，如何快速，高效、准确地，对控制器的各输出端输出的用于控制对应轴工作的脉冲控制信号进行检测，以确定控制器输出的脉冲控制信号精度，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种工业机器人控制器的输出精度的测试方法及测试系统，用以解决现有技术中如何快速，高效、准确地，对控制器的各输出端输出的用于控制对应轴工作的脉冲控制信号进行检测，以确定控制器输出的脉冲控制信号精度。

本发明实施例提供了一种用于工业机器人的控制器的测试方法，包括：

同时获取连接的待测试控制器的多个输出端输出的用于控制对应轴工作的控制信号；

根据获取到的各所述输出端输出的所述控制信号，以及预先设置的对应于各所述轴的参数，实时确定各所述输出端控制对应所述轴的实际运动位置；

在确定需要对连接的待测试控制器进行精度检测时，根据当前确定出的各所述输出端控制对应所述轴的的实际运动位置，以及获取到的当前各所述输出端控制对应所述轴的目标运动位置，确定各所述输出端输出的控制信号的偏差。

在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试方法中，所述同时获取连接的待测试控制器的多个输出端输出的用于控制对应轴工作的控制信号，具体包括：

同时获取连接的待测试控制器的多个输出端输出的用于控制对应轴工作的脉冲控制信号和方向控制信号。

在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试方法中，所述预先设置的对应于各所述轴的参数，具体包括：对应于各所述轴的倍频比和分频比；

所述根据获取到的各所述输出端输出的所述控制信号，以及预先设置的对应于各所述轴的参数，实时确定各所述输出端控制对应所述轴的实际运动位置，具体包括：

采用如下公式实时确定第X个输出端控制第X个轴的实际运动距离L_X：

P_X/Q_X＝N_X/L_X

其中，P_X为设定的第X个输出端控制的第X个轴的倍频比，Q_X为设定的第X个输出端控制的第X个轴的分频比，N_X为获取到的第X个输出端输出的单位时间内的所述脉冲控制信号的个数，L_X为第X个输出端控制第X个轴的实际运动距离；X为正整数；

根据获取到的第X个输出端输出的所述方向控制信号，实时确定第X个输出端控制第X个轴的实际运动方向。

在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试方法中，所述根据获取到的各所述输出端输出的所述控制信号，以及预先设置的对应于各所述轴的参数，实时确定各所述输出端控制对应所述轴的实际运动位置之前，还包括：

对各所述输出端控制对应所述轴的位置进行初始化设置。

在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试方法中，在确定各所述输出端输出的控制信号的偏差之后，还包括：

在确定所述输出端输出的控制信号的偏差大于预设范围时，调整所述输出端输出的控制信号，直至所述偏差小于所述预设范围为止。

本发明实施例还提供了一种用于工业机器人的控制器的测试系统，包括：

分别与待测试控制器的多个输出端对应连接的输入接口，用于同时获取连接的待测试控制器的多个输出端输出的用于控制对应轴工作的控制信号；

参数设定开关，用于根据接收到的信号预先设置对应于各所述轴的参数；

读取器，用于在确定需要对连接的待测试控制器进行精度检测时，获取当前各所述输出端控制对应所述轴的目标运动位置；

分别与所述输入接口、参数设定开关和读取器连接的处理器，用于根据获取到的各所述输出端输出的所述控制信号，以及预先设置的对应于各所述轴的参数，实时确定各所述输出端控制对应所述轴的实际运动位置；并在确定需要对连接的待测试控制器进行精度检测时，根据当前确定出的各所述输出端控制对应所述轴的的实际运动位置，以及获取到的当前各所述输出端控制对应所述轴的目标运动位置，确定各所述输出端输出的控制信号的偏差；

与所述处理器连接的显示器，用于显示设定的对应于各所述轴的参数，实时确定出的各所述输出端控制对应所述轴的实际运动位置，以及确定出的各所述输出端输出的控制信号的偏差。

在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试系统中，所述待测试控制器的输出端包括：多个脉冲控制信号输出端和多个方向控制信号输出端，一组所述脉冲控制信号输出端和方向控制信号输出端用于控制一个所述轴工作；

所述输入接口包括：与各所述脉冲控制信号输出端一一对应连接的第一输入接口，和与各所述方向控制信号输出端一一对应连接的第二输入接口。

在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试系统中，所述输入接口还包括：至少一对冗余第一输入接口和冗余第二输入接口。

在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试系统中，还包括：原点标定开关，用于对各所述输出端控制对应所述轴的位置进行初始化设置。

在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试系统中，所述参数设定开关，具体用于设定对应于各所述轴的倍频比和分频比；

所述处理器，具体用于采用如下公式实时确定第X个输出端控制第X个轴的实际运动距离L_X：

P_X/Q_X＝N_X/L_X

其中，P_X为设定的第X个输出端控制的第X个轴的倍频比，Q_X为设定的第X个输出端控制的第X个轴的分频比，N_X为获取到的第X个输出端输出的单位时间内的所述脉冲控制信号的个数，L_X为第X个输出端控制第X个轴的实际运动距离；X为正整数；

根据获取到的第X个输出端输出的所述方向控制信号，实时确定第X个输出端控制第X个轴的实际运动方向。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的一种用于工业机器人的控制器的测试方法及测试系统，该方法根据同时获取连接的待测试控制器的多个输出端输出的用于控制对应轴工作的控制信号，以及预先设置的对应于各轴的参数，实时确定各输出端控制对应轴的实际运动位置；在确定需要对连接的待测试控制器进行精度检测时，根据当前确定出的各输出端控制对应轴的的实际运动位置，以及获取到的当前各输出端控制对应轴的目标运动位置，确定各输出端输出的控制信号的偏差；因此，首先该方法实现了对连接的待测试控制器的多个输出端输出的控制信号的同时采集和同时处理，大大地提高了数据采集和处理效率；其次，可以实时确定各输出端控制对应轴的实际运动位置，实现了对各输出端控制的各个轴实际运动位置的实时监控；另外，在确定各输出端控制对应轴的实际运动位置，以及在确定各输出端输出的控制信号的偏差时，无需伺服电机和执行机构，在降低了测试成本的同时，避免了伺服电机和执行机构在测量精度上的干扰，提高了测试的准确度。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种用于机器人的控制器的测试方法的流程图；

图2为本发明实施例中提供的一种用于机器人的控制器的测试系统的结构示意图之一；

图3为本发明实施例中提供的一种用于机器人的控制器的测试系统的结构示意图之二；

图4为本发明实施例中提供的一种用于机器人的控制器的测试系统中显示器的显示模式的示意图；

图5为本发明实施例中提供的一种用于机器人的控制器的测试系统中显示器的编辑模式的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例提供的一种用于工业机器人的控制器的测试方法及测试系统的具体实施方式进行详细地说明。需要说明的是，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种用于工业机器人的控制器的测试方法，如图1所示，可以包括：

S101、同时获取连接的待测试控制器的多个输出端输出的用于控制对应轴工作的控制信号；

S102、根据获取到的各输出端输出的控制信号，以及预先设置的对应于各轴的参数，实时确定各输出端控制对应轴的实际运动位置；

S103、在确定需要对连接的待测试控制器进行精度检测时，根据当前确定出的各输出端控制对应轴的的实际运动位置，以及获取到的当前各输出端控制对应轴的目标运动位置，确定各输出端输出的控制信号的偏差。

本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试方法，首先实现了对连接的待测试控制器的多个输出端输出的用于控制对应轴工作的控制信号的同时采集和同时处理，大大地提高了数据采集和处理效率；其次，可以实时确定各输出端控制对应轴的实际运动位置，实现了对各输出端控制的各个轴实际运动位置的实时监控；另外，在确定各输出端控制对应轴的实际运动位置，以及在确定各输出端输出的控制信号的偏差时，无需伺服电机和执行机构，在降低了测试成本的同时，避免了伺服电机和执行机构在测量精度上的干扰，提高了测试的准确度。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试方法中的步骤S101同时获取连接的待测试控制器的多个输出端输出的用于控制对应轴工作的控制信号，可以具体包括：

同时获取连接的待测试控制器的多个输出端输出的用于控制对应轴工作的脉冲控制信号和方向控制信号。

具体地，脉冲控制信号用于表示对应轴的旋转速度，单位时间内脉冲控制信号的个数越多，表示对应轴旋转的速度越快，单位时间内脉冲控制信号的个数越少，表示对应轴旋转的速度越慢；方向控制信号用于表示对应轴旋转的方向，即正转或反转。

在具体实施时，为了能够实时确定各输出端控制对应轴的实际运动位置，首先，在本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试方法中的步骤S102预先设置的对应于各轴的参数，可以具体包括：对应于各轴的倍频比和分频比；

之后，根据获取到的各输出端输出的控制信号，以及预先设置的对应于各轴的参数，实时确定各输出端控制对应轴的实际运动位置，可以具体包括：

采用如下公式实时确定第X个输出端控制第X个轴的实际运动距离L_X：

P_X/Q_X＝N_X/L_X

其中，P_X为设定的第X个输出端控制的第X个轴的倍频比，Q_X为设定的第X个输出端控制的第X个轴的分频比，N_X为获取到的第X个输出端输出的单位时间内的脉冲控制信号的个数，L_X为第X个输出端控制第X个轴的实际运动距离；X为正整数；

根据获取到的第X个输出端输出的方向控制信号，实时确定第X个输出端控制第X个轴的实际运动方向。

具体地，根据上述公式实时确定第X个输出端控制第X个轴的实际运动距离L_X，再根据获取到的第X个输出端输出的方向控制信号，实时确定第X个输出端控制第X个轴的实际运动方向，最后实时确定出各输出端控制对应轴的实际运动位置。

进一步地，以第一个输出端控制第一个轴的实际运动位置为例，由于第一个轴的倍频比和分频比为预先设置，是一个定值，因此，在获取到的第一输出端输出的单位时间内的脉冲控制信号的个数N₁不断发生变化时，第一个输出端控制第一个轴的实际运动距离L₁也在不断发生变化，而且N₁和L₁成反比例变化，即当N₁增大时，L₁减小，当N₁减小时，L₁增大，且无论N₁和L₁怎样变化，N₁和L₁的比值都为一定值。

再根据获取到的第一个输出端输出的方向控制信号，得出第一个输出端控制第一个轴的实际运动位置；若第一个输出端输出的方向控制信号为正转，则在实时确定第一个输出端控制第一个轴的实际运动位置时，对实时的运动距离L₁进行累加；第一个输出端输出的方向控制信号为反转，则在实时确定第一个输出端控制第一个轴的实际运动位置时，对实时的运动距离L₁进行累减；当然，若第一个输出端输出的方向控制信号先为正转后为反转，则需要对第一个输出端控制第一个轴的实际运动距离L₁先进行累加再进行累减。

在具体实施时，为了能够准确地确定各输出端控制对应轴的实际运动距离，在本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试方法中，根据获取到的各输出端输出的控制信号，以及预先设置的对应于各轴的参数，实时确定各输出端控制对应轴的实际运动位置之前，还可以包括：

对各输出端控制对应轴的位置进行初始化设置。

需要注意的是，若需要更换待检测的控制器时，需要对各输出端控制对应轴的参数和位置进行重新设置，以免对更换后的待检测控制器的各输出端控制对应轴的实际运动位置产生干扰。

在具体实施时，为了能够保证控制器各输出端输出的控制信号的精度，在本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试方法中，在确定各输出端输出的控制信号的偏差之后，还可以包括：

在确定输出端输出的控制信号的偏差大于预设范围时，调整输出端输出的控制信号，直至偏差小于预设范围为止。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种用于工业机器人的控制器的测试系统，如图2所示，可以包括：

分别与待测试控制器的多个输出端对应连接的输入接口210，用于同时获取连接的待测试控制器的多个输出端输出的用于控制对应轴工作的控制信号；

参数设定开关220，用于根据接收到的信号预先设置对应于各轴的参数；

读取器230，用于在确定需要对连接的待测试控制器进行精度检测时，获取当前各输出端控制对应轴的目标运动位置；

分别与输入接口210、参数设定开关220和读取器230连接的处理器240，用于根据获取到的各输出端输出的控制信号，以及预先设置的对应于各轴的参数，实时确定各输出端控制对应轴的实际运动位置；并在确定需要对连接的待测试控制器进行精度检测时，根据当前确定出的各输出端控制对应轴的的实际运动位置，以及获取到的当前各输出端控制对应轴的目标运动位置，确定各输出端输出的控制信号的偏差；

与处理器240连接的显示器250，用于显示设定的对应于各轴的参数，实时确定出的各输出端控制对应轴的实际运动位置，以及确定出的各输出端输出的控制信号的偏差。

在具体实施时，为了能够保证输入接口210同时获取控制信号，在本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试系统中，待测试控制器的输出端可以包括：多个脉冲控制信号输出端和多个方向控制信号输出端，一组脉冲控制信号输出端和方向控制信号输出端用于控制一个轴工作；

输入接口210，可以包括：与各脉冲控制信号输出端一一对应连接的第一输入接口，和与各方向控制信号输出端一一对应连接的第二输入接口。

在具体实施时，为了能够顺利同时采集到控制器的多个输出端输出的控制信号，在本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试系统中，输入接口210还可以包括：至少一对冗余第一输入接口和冗余第二输入接口。

具体地，为了避免因某个输入接口的损坏而导致的无法同时采集数据，或满足对不同类型的控制器进行测试，在设计输入接口210的数量时，需要始终保持至少一对冗余第一输入接口和冗余第二输入接口。

具体地，在本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试系统中，如图3所示，在输入接口210和处理器240之间，还可以设置现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)260，用于监控输入接口210获取到的各输出端输出的控制信号，并发送至处理器240中。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试系统中，如图3所示，参数设定开关220，还可以包括：编辑开关221和选择开关222；其中，编辑开关221用于根据接收到的信号预先设置对应于各轴的参数；选择开关222用于选择各个轴。

具体地，如图3所示，编辑开关221，可以具体包括：第一编辑开关221-1、第二编辑开关221-2、第三编辑开关221-3、以及第四编辑开关221-4；其中，第一编辑开关221-1和第二编辑开关221-2用于切换各个轴参数的位数，第三编辑开关221-3和第四编辑开关221-4用于对选中的位数进行加减。

当然，对于编辑开关221的设置，可以设置为包括四个编辑开关，还可以设置为只包括两个用于对选中的位数进行加减的编辑开关，将切换各个轴参数的位数的功能赋予选择开关222，再通过设置不同的按键时间来区分不同的功能；因此，对于编辑开关221和选择开关222的设置数量和功能，可以有多种设置方法，在此不作限定。

在具体实施时，为了能够实现对各输出端控制对应轴的位置初始化，在本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试系统中，如图3所示，还可以包括：原点标定开关270，用于对各输出端控制对应轴的位置进行初始化设置。

具体地，如图4所示的显示器250的显示模式，以显示八个控制端控制八个轴的实际运动位置进行测试为例，首先通过选择开关222切换被选中的轴，长按3秒原点标定开关270，即可对选中的轴的位置设置为0，实现初始化设置，当然，对于原点标定开关270的按键时间，可以设置为3秒，还可以设置为大于3秒或小于3秒，在此不作限定。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试系统中，参数设定开关220，具体用于设定对应于各轴的倍频比和分频比；

处理器240，具体用于采用如下公式实时确定第X个输出端控制第X个轴的实际运动距离L_X：

P_X/Q_X＝N_X/L_X

其中，P_X为设定的第X个输出端控制的第X个轴的倍频比，Q_X为设定的第X个输出端控制的第X个轴的分频比，N_X为获取到的第X个输出端输出的单位时间内的脉冲控制信号的个数，L_X为第X个输出端控制第X个轴的实际运动距离；X为正整数；

根据获取到的第X个输出端输出的方向控制信号，实时确定第X个输出端控制第X个轴的实际运动方向。

具体地，如图5所示的显示器250显示的编辑模式，以显示八个控制端控制八个轴的实际运动位置进行测试为例，数字1-6分别表示各个轴的倍频比的十万位到个位，7-12分别表示各个轴的分频比的十万位到个位；例如，当通过第一编辑开关221-1向左移动切换到第一行最左边的数字1的位置时，即选中第一个轴的倍频比的十万位时，可以使用第三编辑开关221-3对十万位的数值加1，或使用第四编辑开关221-4对十万位的数值减1；之后，再通过第二编辑开关221-2向右移动一位，即选中第一个轴的倍频比的万位，使用第三编辑开关221-3对万位的数值加1，或使用第四编辑开关221-4对万位的数值减1；如此循环，分别完成对八个轴的倍频比和分频比的设置；当然，对于倍频比和分频比的位数设置可以为6位，还可以设置为大于6位或小于6位，在此不作限定。

进一步地，图4所示的显示器250的显示模式和图5所示的编辑模式之间的切换，可以通过长按3秒选择开关222实现，当然，按键时间还可以设置为大于3秒或小于3秒，在此不作限定。

具体地，在本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试系统中，如图3所示，还可以包括：用于存储处理器240实时确定出的各输出端控制对应轴的实际运动位置的PC280，以及用于连接处理器240和PC280，并将确定出的各输出端控制对应轴的实际运动位置实时输出的接口290；其中，接口290还可以包括串口和网口，二者均可以实现将确定出的各输出端控制对应轴的实际运动位置实时输出，同时串口还可以实现对各个轴的参数进行设置。

下面将以具体实施例详细说明本发明实施例提供的上述用于工业机器人的控制器的测试系统。

实施例一：结合图3所示的用于工业机器人的控制器的测试系统，以测试具有八个输出端的控制器为例进行说明。

步骤一：将控制器的八个输出端均连接至测试系统的输入接口210；

步骤二：输入接口210将获取到的八个输出端输出的用于控制对应轴工作的控制信号，通过FPGA260输入至处理器240中；

步骤三：编辑开关221和选择开关222分别对八个输出端控制对应轴的倍频比和分频比进行设置；

步骤四：原点标定开关270对八个输出端控制对应轴的位置进行初始化设置；

步骤五：处理器240对开始工作的控制器的八个输出端控制对应轴的实际运动位置进行运算处理；

步骤六：显示器250分别显示确定出的控制器的八个输出端控制对应轴的实际运动位置；

步骤七：读取器230读取控制器的八个输出端控制对应轴的目标运动位置；

步骤八：处理器240对确定出的控制器的八个输出端控制对应轴的实际运动位置，与读取器230读取到的控制器的八个输出端控制对应轴的目标运动位置进行比较，确定八个输出端输出的控制信号的偏差；

步骤九：接口290将确定出的八个输出端控制对应轴的实际运动位置，以及确定出的八个输出端输出的控制信号的偏差，输出至PC280中。

本发明实施例提供了一种用于工业机器人的控制器的测试方法及测试系统，该方法根据同时获取连接的待测试控制器的多个输出端输出的用于控制对应轴工作的控制信号，以及预先设置的对应于各轴的参数，实时确定各输出端控制对应轴的实际运动位置；在确定需要对连接的待测试控制器进行精度检测时，根据当前确定出的各输出端控制对应轴的的实际运动位置，以及获取到的当前各输出端控制对应轴的目标运动位置，确定各输出端输出的控制信号的偏差；因此，首先该方法实现了对连接的待测试控制器的多个输出端输出的控制信号的同时采集和同时处理，大大地提高了数据采集和处理效率；其次，可以实时确定各输出端控制对应轴的实际运动位置，实现了对各输出端控制的各个轴实际运动位置的实时监控；另外，在确定各输出端控制对应轴的实际运动位置，以及在确定各输出端输出的控制信号的偏差时，无需伺服电机和执行机构，在降低了测试成本的同时，避免了伺服电机和执行机构在测量精度上的干扰，提高了测试的准确度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。