一种快速切换数控机床测量反馈环节的控制方法与流程

1.本发明涉及数控机床控制领域，尤其涉及一种快速切换数控机床测量反馈环节的控制方法。


背景技术：

2.数控机床的坐标定位系统是位置随动控制系统，可以采用半闭环测量反馈环节也可以采用全闭环测量反馈环节。半闭环测量反馈环节，将伺服电机的旋转角度检测出来，并反馈给控制器，计算出伺服电机目标角度与实际角度的差值，判断定位是否完成；而全闭环测量反馈环节，将传动链末端移动部件的移动量检测出来，反馈给控制器，计算出移动部件目标位置与实际位置的差值，判断定位是否完成。半闭环测量反馈环节能保证伺服电机的旋转角度偏差在控制系统允许范围内，但传动链末端移动部件的位置不受控制，因此采用半闭环测量反馈环节的数控机床，定位精度通常低于采用全闭环测量反馈环节数控机床的定位精度。
3.为了满足机床用户越来越高的定位精度要求，现在的机床制造商基本上都生产全闭环测量反馈的数控机床。在数控机床的装配调试过程中，安装调试人员要先把半闭环测量反馈环节安装调试正常，再进行全闭环测量反馈环节的安装调试。在数控机床的维护维修过程中，有时也需要采用半闭环测量反馈环节。进行数控系统半闭环测量反馈环节与全闭环测量反馈环节的相互切换是必不可少的工作任务。


技术实现要素：

4.本发明实现主要涉及一种快速切换数控机床测量反馈环节的控制方法，由于当前控机床的生产制造过程中，安装调试人员需要查阅设计文件和工艺文件以及包括数控装置、伺服驱动器、伺服电机、编码器、光栅尺、减速器、滚珠丝杠、齿条齿轮副等元器件的大量技术资料，参照作业指导书，才能完成数控系统测量反馈环节的参数配置，工作任务量大，人工配置容易犯错且难于发现。尤其在数控机床维护维修过程中，维修人员需要维修替换传动链上的失效元器件，重新配置数控系统测量反馈环节的参数。传动链上的元器件众多，每个元器件又各自对应不同的系统参数，对知识和技能有很高的要求，只经过简单培训的维护维修人员没有能力开展数控系统测量反馈环节的参数重新配置工作等等问题，本发明提供的方法实现了快速切换数控机床测量反馈环节的控制。
5.根据本发明的第一方面，提供了一种快速切换数控机床测量反馈环节的控制方法，包括：
6.基于人机交互界面检测针对数控机床测量反馈类型的选择操作，所述数控机床测量反馈类型包括全闭环反馈或半闭环反馈；
7.响应于所述选择操作读取预先存储的与所述数控机床测量反馈类型匹配的用户变量，以使所述数控机床进入所述全闭环反馈的控制进程或所述半闭环反馈的控制进程。
8.可选地，所述基于人机交互界面检测针对数控机床测量反馈类型的选择操作之
前，所述方法还包括：
9.定义多个用户变量，并对至少部分所述用户变量进行赋值；
10.其中，定义后的所述用户变量存储至断电保持型存储区。
11.可选地，所述对至少部分所述用户变量进行赋值包括：
12.设定所述数控机床坐标定位系统的直线坐标计量单位和角度坐标计量单位；
13.指令脉冲当量赋值为1个直线坐标计量单位；
14.反馈脉冲当量赋值为全闭环测量反馈环节测量装置的分辨率；
15.电机型号代码依据电机手册确定；
16.电机编码器位置脉冲数和电机编码器速度脉冲数通过所述电机编码器的参数确定；
17.电机旋转方向取值为0或1，所述电机顺时针旋转，旋转方向取值为0，表示正向旋转；所述电机逆时针旋转，旋转方向取值为1，表示负向旋转；
18.测量增量方向取值为0，保持与坐标轴正向一致；
19.轴行程参数为所述数控机床安装后实测数据而得。
20.可选地，所述定义多个用户变量，并对至少部分所述用户变量进行赋值之后，所述方法还包括：
21.根据所述数控机床传动结构参数，计算出伺服电机每转一圈传动链末端移动部件的进给量作为每转进给量；
22.基于所述进给量和所述指令脉冲当量，计算出所述伺服电机每转一圈需要数控装置发出的指令脉冲数；
23.基于所述每转进给量和所述反馈脉冲当量，计算出所述伺服电机每转一圈全闭环测量元器件反馈的脉冲数作为反馈脉冲数。
24.可选地，所述定义多个用户变量，并对至少部分用户变量进行赋值之后，所述方法还包括：
25.计算半闭环测量反馈环节电子齿轮比。
26.可选地，所述计算半闭环测量反馈环节电子齿轮比包括：
27.以辗转相除法计算出所述指令脉冲数和所述位置脉冲数的半闭环最大公约数；
28.将所述指令脉冲数除以所述半闭环最大公约数得到第一结果参数；
29.将所述位置脉冲数除以所述半闭环最大公约数得到第二结果参数；
30.基于所述第一结果参数和第二结果参数计算得到半闭环测量反馈环节电子齿轮比。
31.可选地，所述定义多个用户变量，并对至少部分用户变量进行赋值之后，所述方法还包括：
32.计算全闭环测量反馈环节电子齿轮比。
33.可选地，所述计算全闭环测量反馈环节电子齿轮比包括：
34.以辗转相除法计算出所述指令脉冲数和所述反馈脉冲数的全闭环最大公约数；
35.将所述指令脉冲数除以所述全闭环最大公约数得到第三结果参数；
36.将所述反馈脉冲数除以所述全闭环最大公约数得到第四结果参数；
37.基于所述第三结果参数和第四结果参数计算得到所述全闭环测量反馈环节电子
齿轮比。
38.根据本发明的第二方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述的方法。
39.根据本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有如第二方面所述的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面任一项所述的方法。
40.根据本发明的第四方面，提供了一种控制装置，其特征在于，包括：至少一个处理器和存储器；所述存储器存储如第二方面所述的计算机程序作为执行指令；所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行如第一方面任一项所述的方法。
41.本发明专利提供了一种快速切换数控机床测量反馈环节的控制方法、电子设备、计算机可短存储介质和计算机程序产品，应用本发明提供的技术方案，安装调试人员在数控系统人机交互界面上，简单选择对应软按键，就可以快速且准确的设置与切换数控系统测量反馈环节，可以节省大量查阅学习技术资料的工时成本，且无需人工键入数据，只需选择按键，准确高效。同时降低了维护维修对工作人员的知识和技能要求，只需经过简单培训的维护维修人员就可以开展数控系统测量反馈环节的参数重新配置工作，节省人力成本。
附图说明
42.通过参照附图详细描述其示例实施例，本发明公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本发明公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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。
43.图1：本发明实施例1的流程示意图；
44.图2：本发明实施例2的流程示意图。
具体实施方式
45.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
46.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。
47.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
48.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情
况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
49.下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。在附图中，省略相关已知功能或配置的详细描述，以避免不必要地遮蔽本发明的技术要点。另外，通篇描述中，相同的附图标记始终指代相同的电路、模块或单元，并且为了简洁，省略对相同电路、模块或单元的重复描述。
50.此外，应当理解一个或多个以下方法或其方面可以通过至少一个控制系统、控制单元或控制器执行。术语“控制单元”，“控制器”,“控制模块”或者“主控模块”可以指代包括存储器和处理器的硬件设备，术语“空调”可以指代类似于制冷设备。存储器或者计算机可读存储介质配置成存储程序指令，而处理器具体配置成执行程序指令以执行将在以下进一步描述的一个或更多进程。而且，应当理解，正如本领域普通技术人员将意识到的，以下方法可以通过包括处理器并结合一个或多个其他部件来执行。
51.为进一步阐述本发明中的技术方案，现结合图1、图2，提供了如下具体实施例。
52.实施例1
53.根据本发明的一个或多个实施例，本发明实施例提供了一种快速切换数控机床测量反馈环节的控制方法，如图1所示，本方法主要包括如下s1、s2共两个步骤：
54.s1,基于人机交互界面检测针对数控机床测量反馈类型的选择操作，所述数控机床测量反馈类型包括全闭环反馈或半闭环反馈。
55.s2,响应于所述选择操作读取预先存储的与所述数控机床测量反馈类型匹配的用户变量，以使所述数控机床进入所述全闭环反馈的控制进程或所述半闭环反馈的控制进程。
56.其中，
57.步骤s1，基于人机交互界面检测针对数控机床测量反馈类型的选择操作，数控机床测量反馈类型包括全闭环反馈或半闭环反馈。
58.数控机床的人机交互界面优选地为数控机床上的显示屏幕和两个软按键，其中，一个软按键作为半闭环测量反馈环节设置按键，另一个软按键作为全闭环测量反馈环节设置按键。这两个按键用来调整数控机床的测量反馈类型，测量反馈类型包括全闭环反馈和半闭环反馈。
59.在用户通过软按键设置数控机床的测量反馈类型之前，需要初始化数控机床的测量反馈功能相关的各项参数，具体包括：定义多个用户变量，并对至少部分用户变量进行赋值；其中，定义后的用户变量存储至断电保持型存储区。这里的断电保持型存储区值的是只读存储器rom类型的存储器，掉电依然能够保存原有的数据。而非ram类型的随机存储，掉电不会保存数据。
60.上述对至少部分用户变量进行赋值为：
61.设定数控机床坐标定位系统的直线坐标计量单位和角度坐标计量单位；分别为直线坐标计量单位等于1μm/pulse，角度坐标计量单位等于0.001
°
/pulse。
62.指令脉冲当量赋值为1个直线坐标计量单位1μm/pulse。
63.反馈脉冲当量赋值为全闭环测量反馈环节测量装置的分辨率，即全闭环测量反馈中测量器件能够达到的最高精度。
64.电机型号代码依据电机手册确定，即，通过查询电机手册，确定电机型号。
65.电机编码器位置脉冲数和电机编码器速度脉冲数通过电机编码器的参数确定，即，电机编码器的参数中记载着电机编码器位置脉冲数和电机编码器速度脉冲数这两项值。
66.电机旋转方向取值为0或1，电机顺时针旋转，旋转方向取值为0，表示正向旋转；电机逆时针旋转，旋转方向取值为1，表示负向旋转。
67.测量增量方向取值为0，保持与坐标轴正向一致，即，沿着坐标轴正向的增量方向为0。
68.轴行程参数为数控机床安装后实测数据而得，即，数控机床安装完毕后，轴行程参数即可测量得到，将此测量值作为轴行程参数的初始值。
69.将以上用户变量进行初始化赋值以后，需要进行如下操作：
70.第一，根据数控机床传动结构参数，计算出伺服电机每转一圈传动链末端移动部件的进给量作为每转进给量。
71.第二，基于进给量和指令脉冲当量，计算出伺服电机每转一圈需要数控装置发出的指令脉冲数。
72.第三，基于每转进给量和反馈脉冲当量，计算出伺服电机每转一圈全闭环测量元器件反馈的脉冲数作为反馈脉冲数。
73.经过以上三步操作，便于计算半闭环测量反馈环节电子齿轮比和全闭环测量反馈环节电子齿轮比。
74.首先，计算半闭环测量反馈环节电子齿轮比的过程如下：
75.以辗转相除法计算出指令脉冲数和位置脉冲数的半闭环最大公约数；
76.将指令脉冲数除以半闭环最大公约数得到第一结果参数；
77.将位置脉冲数除以半闭环最大公约数得到第二结果参数；
78.基于第一结果参数和第二结果参数计算得到半闭环测量反馈环节电子齿轮比。
79.再者，计算全闭环测量反馈环节电子齿轮比的过程如下：
80.以辗转相除法计算出指令脉冲数和所述反馈脉冲数的全闭环最大公约数；
81.将指令脉冲数除以全闭环最大公约数得到第三结果参数；
82.将反馈脉冲数除以全闭环最大公约数得到第四结果参数；
83.基于第三结果参数和第四结果参数计算得到全闭环测量反馈环节电子齿轮比。
84.步骤s2，响应于选择操作读取预先存储的与数控机床测量反馈类型匹配的用户变量，以使数控机床进入全闭环反馈的控制进程或半闭环反馈的控制进程。
85.通过步骤s1对用户变量初始化赋值之后，如果数控系统不允许参数修改时，切换测量反馈类型的软按键无效。如果数控系统允许参数修改，按下半闭环测量反馈环节设置按键，即触发半闭环测量反馈环节设置信号，按下全闭环测量反馈环节设置按键，则触发全闭环测量反馈环节设置信号。通过选择相应软按键，就可以快速且准确的设置与切换数控系统测量反馈环节。
86.实施例2
87.根据本发明的一个或多个实施例，本发明实施例提供了一种快速切换数控机床测量反馈环节的计算机控制程序，控制程序定义各个用户变量，所有用户变量定义在断电保
持型存储区。如图2所示，本程序包括如下9个步骤，具体为：
88.1.数控机床坐标定位系统的直线坐标计量单位设定为1μm/pulse，角度坐标计量单位设定为0.001
°
/pulse，数控装置的指令脉冲当量存储在用户变量commandincrement中，全闭环测量元器件的反馈脉冲当量存储在用户变量scaleincrement中。
89.2.伺服电机的型号代码存储在用户变量motorid中，伺服电机内置编码器的位置脉冲数存储在用户变量encoderpositionnum中，伺服电机内置编码器的速度脉冲数存储在用户变量encodervelocitynum中。
90.3.根据数控机床传动结构参数(传动比，滚珠丝杠螺距，齿轮节圆周长等)，计算出伺服电机每转一圈传动链末端移动部件的进给量，存储在用户变量feedperrev中。以feedperrev作为被除数，以commandincrement作为除数，计算出伺服电机每转一圈需要数控装置发出的指令脉冲数，存储在用户变量commandpulsenumber中。以feedperrev作为被除数，以scaleincrement作为除数，计算出伺服电机每转一圈全闭环测量元器件反馈的脉冲数，存储在用户变量scalepositionnumber中。
91.4.计算半闭环测量反馈环节电子齿轮比。以辗转相除法计算出commandpulsenumber和encoderpositionnum的最大公约数，存储在用户变量divisorofsemi中。以commandpulsenumber作为被除数，以divisorofsemi作为除数，计算出半闭环测量反馈环节电子齿轮比的分子，存储在用户变量numeratorofsemi中。以encoderpositionnum作为被除数，以divisorofsemi作为除数，计算出半闭环测量反馈环节电子齿轮比的分母，存储在用户变量denominatorofsemi中。
92.5.计算全闭环测量反馈环节电子齿轮比。以辗转相除法计算出commandpulsenumber和scalepositionnum的最大公约数，存储在用户变量divisoroffull中。以commandpulsenumber作为被除数，以divisoroffull作为除数，计算出全闭环测量反馈环节电子齿轮比的分子，存储在用户变量numeratoroffull中。以scalepositionnum作为被除数，以divisoroffull作为除数，计算出全闭环测量反馈环节电子齿轮比的分母，存储在用户变量denominatoroffull中。
93.6.伺服电机正向旋转带动轴正向移动，用户变量motordirection赋值为0，反之赋值为1；轴正向移动全闭环测量元器件的读数增大，用户变量scaledirection赋值为0，反之赋值为1。
94.7.采用半闭环测量反馈环节的轴行程数据存储在用户变量negativelimitofsemi，positivelimitofsemi和zeroofsemi中；采用全闭环测量反馈环节的轴行程数据存储在用户变量negativelimitoffull，positivelimitoffull和zerooffull中。
95.8.控制程序中，半闭环测量反馈环节设置信号为1时，读取半闭环测量反馈环节相关用户变量写入数控系统参数，具体包括：全闭环测量元器件的使能参数置0，电子齿轮比读入numeratorofsemi和denominatorofsemi的数据，位置脉冲数读入encoderpositionnum的数据，轴行程读入negativelimitofsemi，positivelimitofsemi和zeroofsemi的数据；全闭环测量反馈环节设置信号为1时，读取全闭环测量反馈环节相关用户变量写入数控系统参数，具体包括：全闭环测量元器件的使能参数置1，电子齿轮比读入numeratoroffull和denominatoroffull的数据，位置脉冲数读入scalepositionnum的数据，轴行程读入
negativelimitoffull，positivelimitoffull和zerooffull的数据。
96.9.选取数控系统人机交互界面上预留的两个软按键，分别作为半闭环测量反馈环节设置按键和全闭环测量反馈环节设置按键，当数控系统不允许参数修改时，按键无效；而当数控系统允许参数修改时，按下半闭环测量反馈环节设置按键，即触发半闭环测量反馈环节设置信号，按下全闭环测量反馈环节设置按键，则触发全闭环测量反馈环节设置信号。通过选择相应软按键，就可以快速且准确的设置与切换数控系统测量反馈环节。
97.实施例3
98.根据本发明的一个或多个实施例，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有实施例2所述的快速切换数控机床测量反馈环节的计算机控制程序。当程序指令被一个或多个处理器执行时，一个或多个处理器用于实现根据实施例1任一项所述的控制方法。
99.实施例4
100.根据本发明的一个或多个实施例，本发明实施例提供了一种快速切换数控机床测量反馈环节的控制装置，该控制装置包括至少一个处理器和存储器，存储器所存储实施例2所述的计算机程序作为执行指令；所述至少一个处理器执行实施例3所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器实现如实施例1所述的方法或功能。
101.综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。