一种数字凸轮控制方法及装置的制造方法
一种数字凸轮控制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子控制技术领域，是一种数字运动控制装置与方法，尤其是一种广 泛应用于包装机械、服装机械、印刷机械、卷烟机械、食品机械和自动机床等自动机械的数 字凸轮的控制装置及方法。
【背景技术】
[0002] 凸轮机构是机械设备的常用机构，它能将旋转运动转换为预期的间歇直线往复运 动或往复摆动等。凸轮机构从理论上讲，只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使从动 件得到各种预期的运动规律。但是凸轮机构在实际中也存在着很大的局限性：一个凸轮轮 廓曲线只能实现一种从动件的预定运动规律。目前应用的数字凸轮控制器有可编程控制器 和通用型运动控制器；两种控制器都需要进行凸轮机构的运动计算获得凸轮曲线及从动件 的运动参数然后进行编程，特别是控制精度较高时使计算和编程繁杂。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种数字凸轮控制方法及装置，用于克服 现有技术中凸轮机构存在局限性，且提供了双重的参数输入模式，使得参数输入方式可以 根据不同的现场进行选择。
[0004] 为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种数字凸轮控制方法，包括如下步 骤：
[0005] A.选择参数输入模式，输入数字凸轮从动件的运动参数；
[0006] A1.选择输入模式为上位机视窗输入模式，转入步骤B ;
[0007] A2.选择输入模式为下位机手动直接输入模式，转入步骤C ;
[0008] B.上位机视窗输入模式下的数字凸轮控制：
[0009] B1.在上位机的视窗提示下输入数字凸轮从动件的运动参数；
[0010] B2.上位机将数字凸轮机构从动件的运动参数带入运动方程进行计算处理，获得 该运动方程相应的运动规律的信息；
[0011] B3.下位机通过串行通讯接口与上位机进行数据交换，和所述的运动方程相应的 运动规律的信息；
[0012] B4.下位机根据所述的运动方程相应的运动规律的信息输出控制信号至电机驱动 器，驱动电机旋转运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预 定的运动曲线；
[0013] C.下位机手动直接输入模式下的数字凸轮控制：
[0014] C1.向下位机输入数字凸轮从动件的运动参数；
[0015] C2.下位机将运动参数带入运动方程进行计算处理，输出控制信号至电机驱动器， 驱动电机旋转运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预定的 运动曲线。
[0016] 本发明还涉及一种数字凸轮控制装置，包括：
[0017] 选择参数输入模式模块，用于输入数字凸轮从动件的运动参数；所述选择参数输 入模式模块包括用于选择输入模式为上位机视窗输入模式的上位机视窗输入模式模块和 用于选择输入模式为下位机手动输入模式的下位机手动输入模式模块；
[0018] 运动参数输入模块，用于在上位机的视窗提示下输入数字凸轮从动件的运动参 数；
[0019] 上位机参数处理模块，用于上位机将数字凸轮机构从动件的运动参数带入运动方 程进行计算处理，获得该运动方程相应的运动规律的信息；
[0020] 数据交换及下载模块，用于下位机通过串行通讯接口与上位机进行数据交换，下 载数字凸轮机构从动件的运动参数和所述的运动方程相应的运动规律的信息；
[0021] 下位机参数处理及数字凸轮运动模块，用于下位机将下载的数字凸轮机构从动件 的运动参数带入运动方程进行计算处理，输出控制信号至电机驱动器，驱动电机旋转运动， 使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预定的运动曲线；
[0022] 下位机参数输入及数字凸轮运动模块，用于手动直接输入数字凸轮从动件的运动 参数，控制器将该运动参数带入运动方程进行计算处理，输出控制信号至电机驱动器，驱动 电机旋转运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预定的运动 曲线。
[0023] 有益效果：
[0024] 1.本发明采用两种运动参数输入模式，由上位机或者下位机进行凸轮曲线及数字 凸轮机构从动件的运动参数计算，并对电机进行运动控制。解决了可编程控制器或者通用 型运动控制器的计算、编程繁杂的问题，且控制精度高可以应用在重复精度要求高的场合， 本发明采用的两种运动参数输入模式，可以形成冗余，以备突发情况时互为备用；
[0025] 2.本发明采用3种从动件运动输出模式；即等速运动控制模式，等加速运动控制 模式和摆线运动控制模式，应用范围广；
[0026] 3.本发明的装置结构简单，使用方便、灵活，本发明的方法由于采用数字控制，通 过改变参数，可以实现无限种从动件的预定运动，易于控制，成本低廉；
[0027] 4.本发明采用数字控制技术使数字控制凸轮机构具有柔性；一个数字控制凸轮 机构通过改变编程数据可以具有无限种从动件的预定运动规律，而且控制精度高；采用螺 旋副传动机构克服了高副的接触应力大、磨损快等不足，扩大了凸轮机构的应用范围和灵 活性。
【附图说明】
[0028] 图1是本发明的数字凸轮控制方法的流程图；
[0029] 图2是本发明实施例中的数字凸轮控制装置结构示意框图；
[0030] 图3是本发明实施例中的存储器电路原理图；
[0031] 图4是本发明实施例中的MAX232C串口通讯电路原理图；
[0032] 图5是本发明实施例中的上位机Windows凸轮参数输入软件简图；
[0033] 图6是本发明实施例中的的下位机软件功能流程框图；
[0034] 图7是本发明实施例中的数字凸轮等加速运动规律的电机运行频率曲线；
[0035]图8是本发明实施例中的数字凸轮等加速运动规律离散的电机运行频率曲线；
[0036] 图9是本发明实施的数字凸轮摆线运动规律的电机运行频率曲线；
[0037]图10是本发明实施的数字凸轮摆线运动规律离散的电机运行频率曲线；
[0038] 图11是本发明实施例中的数字凸轮是本发明实施例中的执行器机械结构简图。
【具体实施方式】
[0039] 为了进一步阐释本发明创造，下面结合附图及具体实施例对本发明说明。
[0040] 实施例1 :
[0041] 一种数字凸轮控制方法，包括如下步骤：
[0042] A.选择参数输入模式，输入数字凸轮从动件的运动参数，所述数字凸轮从动件的 运动参数包括推程位移、运动速度、加速度、推程运动角、回程运动角、远休止角和近休止角 等参数：
[0043] A1.选择输入模式为上位机视窗输入模式，转入步骤B ;
[0044] A2.选择输入模式为下位机手动输入模式，转入步骤C ;
[0045]B.上位机视窗输入模式下的数字凸轮控制：
[0046]B1.在上位机的视窗提示下输入数字凸轮从动件的运动参数；
[0047] B2.上位机将数字凸轮机构从动件的运动参数带入运动方程进行计算处理，获得 该运动方程相应的运动规律的信息，上位机还根据该运动参数计算生成数字凸轮的运动 曲线，并在上位机中显示该运动曲线；
[0048] B3.下位机通过串行通讯接口与上位机进行数据交换，且由上位机下载数字凸轮 机构从动件的运动参数和所述的运动方程相应的运动规律的信息；
[0049] B4.下位机根据所述的运动方程相应的运动规律的信息输出控制信号至电机驱 动器，驱动电机旋转运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成 预定的运动曲线，其具体的控制内容为：由下位机对电机的转角进行控制从而控制数字凸 轮从动件的推程位移，由下位机对电机的转速进行控制从而控制从动件的运动速度和加速 度，由下位机控制电机的正转和反转从而控制从动件的推程控制和回程控制；由下位机控 制电机的转动时间从而控制从动件的推程运动角和回程运动角；由下位机控制延时从而控 制从动件的远休止角和近休止角；
[0050] C.下位机手动输入模式下的数字凸轮控制：
[0051] C1.向下位机输入数字凸轮从动件的运动参数；
[0052] C2.手动选择运动曲线及数字凸轮从动件的运动输出模式中的一种，所述的运动 输出模式包括等速运动控制模式、等加速运动控制模式和摆线运动控制模式；
[0053] C3.下位机将该运动参数带入运动方程进行计算处理，输出控制信号至电机驱动 器，驱动电机旋转运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预 定的运动曲线；其具体的控制内容为：由下位机编程对电机的转角进行控制从而控制数字 凸轮从动件的推程位移，由下位机编程对电机的转速进行控制从而控制从动件的运动速 度，由下位机编程控制电机的正转和反转从而控制从动件的推程控制和回程控制；由下位 机编程控制电机的转动时间从而控制从动件的推程运动角和回程运动角；由下位机编程控 制延时从而控制从动件的远休止角和近休止角。
[0054] 当运动方程为
'时，从动件的运动规律为等速运动。电动机的 旋转运动是由控制器控制完成的，其运动规律由从动件的运动规律确定， 本实施例中的从 动件的运动规律为等速运动，即直线运动规律时，电动机的转速为常数。
[0055]其中：
[0056] ?:电动机运动的角速度；
[0057] ?Q:凸轮的旋转角速度；
[0058] i:机械传动的传动比；
[0059]T:螺旋副传动机构的基本导程；
[0060] h :数字控制凸轮机构预定运动的升程；
[0061] 〇Q:凸轮机构的推程运动角。
[0062] 实施例2 :
[0063] 与实施例1的技术方案相同，其区别在于：当运动方程为
从动件的运动规律为等加速运动，即抛物线运动规律，当从动件的运动规律为等加速运动， 电机的运行频率由下述方程确定：
[0065]其中：
[0066]fj:电动机的控制脉冲频率；
[0067] ?:电动机运动的角速度；
[0068] ?Q:凸轮的旋转角速度；
[0069] i:机械传动的传动比；
[0070]T:螺旋副传动机构的基本导程；
[0071] h :数字控制凸轮机构预定运动的升程；
[0072] 凸轮机构的推程运动角；
[0073] t:数字凸轮预定推程时间；
[0074] n :凸轮运动曲线的离散数；
[0075] a:电动机的转角脉冲当量；
[0076]At:电动机的控制脉冲频率fj的运行间隔；
[0077]本实施例替换了实施例1的运动方程，即本发明在需要改变控制对象的运动规律 时，只需改变编程数据或者命令即可，节省了计算、编程调整的时间，扩大了数字凸轮机构 的应用范围和灵活性。
[0078] 实施例3:
[0079] 本实施例涉及一种数字凸轮控制装置，包括：
[0080] 选择参数输入模式模块，用于输入数字凸轮从动件的运动参数；所述选择参数输 入模式模块包括用于选择输入模式为上位机视窗输入模式的上位机视窗输入模式模块和 用于选择输入模式为下位机手动输入模式的下位机手动输入模式模块；
[0081] 运动参数输入模块，用于在上位机的视窗提示下输入数字凸轮从动件的运动参 数；
[0082] 上位机参数处理模块，用于上位机将数字凸轮机构从动件的运动参数带入运动方 程进行计算处理，获得该运动方程相应的运动规律的信息；
[0083] 数据交换及下载模块，用于下位机通过串行通讯接口与上位机进行数据交换，且 下载数字凸轮机构从动件的运动参数和所述的运动方程相应的运动规律的信息；
[0084] 下位机参数处理及数字凸轮运动控制模块，用于下位机将下载的数字凸轮机构从 动件的运动参数带入运动方程进行计算处理，输出控制信号至电机驱动器，驱动电机旋转 运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预定的运动曲线； [0085] 下位机参数输入及数字凸轮运动控制模块，用于向下位机输入数字凸轮从动件的 运动参数，下位机将该运动参数带入运动方程进行计算处理，输出控制信号至电机驱动器， 驱动电机旋转运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预定的 运动曲线。
[0086] 本装置还包括扩展存储器和人机接口，所扩展的存储器用于存放计算生成的凸轮 曲线及数字凸轮机构从动件的运动参数；人机接口用于完成离线直接输入运动模式命令、 从动件的运动参数，其中的LCD接口连接LCD显示器，提示完成参数输入后进行从动件的运 动规律选择；通过下位机选择从动件的运动规律，从动件的运动规律有3种，即等速运动控 制模式、等加速运动控制模式和摆线运动控制模式；当采用等加速/等减速运动控制模式 和摆线运动控制模式时，其执行器电动机按照图6和图7所示离散的电机运行频率曲线转 动。
【主权项】
1. 一种数字凸轮控制方法，其特征在于，包括如下步骤： A. 选择参数输入模式，输入数字凸轮从动件的运动参数： Al.选择输入模式为上位机视窗输入模式，转入步骤B ; A2.选择输入模式为下位机手动直接输入模式，转入步骤C ; B. 上位机视窗输入模式下的数字凸轮控制： BI.在上位机的视窗提示下输入数字凸轮从动件的运动参数； B2.上位机将数字凸轮机构从动件的运动参数带入运动方程进行计算处理，获得该运 动方程相应的运动规律的信息； B3.下位机通过串行通讯接口与上位机进行数据交换，且下载数字凸轮机构从动件的 运动参数和所述的运动方程相应的运动规律的信息； B4.下位机根据所述的运动方程相应的运动规律的信息输出控制信号至电机驱动器， 驱动电机旋转运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预定的 运动曲线； C. 下位机手动直接输入模式下的数字凸轮控制： Cl.向下位机输入数字凸轮从动件的运动参数； C2.下位机将该运动参数带入运动方程进行计算处理，输出控制信号至电机驱动器，驱 动电机旋转运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预定的运 动曲线。2. 如权利要求1所述的一种数字凸轮控制方法，其特征在于，所述数字凸轮从动件的 运动参数包括推程位移、运动速度、推程控制、回程控制、推程运动角、回程运动角、远休止 角和近休止角。3. 如权利要求2所述的一种数字凸轮控制方法，其特征在于，由下位机编程对电机的 转角进行控制从而控制数字凸轮从动件的推程位移，由下位机编程对电机的转速进行控制 从而控制从动件的运动速度，由下位机编程控制电机的正转和反转从而控制从动件的推程 控制和回程控制；由下位机编程控制电机的转动时间从而控制从动件的推程运动角和回程 运动角；由下位机编程控制延时从而控制从动件的远休止角和近休止角。4. 如权利要求1或2或3所述的一种数字凸轮控制方法，其特征在于，运动方程为'时，从动件的运动规律为等速运动。5. 如权利要求1或2或3所述的一种数字凸轮控制方法，其特征在于，运动方程为时，从动件的运动规律为等加速运动。6. 如权利要求1所述的一种数字凸轮控制方法，其特征在于，步骤Bl中，上位机还根据 该运动参数计算生成数字凸轮的运动曲线，并在上位机中显示该运动曲线。7. -种数字凸轮控制装置，其特征在于，包括： 选择参数输入模式模块，用于输入数字凸轮从动件的运动参数；所述选择参数输入模 式模块包括用于选择输入模式为上位机视窗输入模式的上位机视窗输入模式模块和用于 选择输入模式为下位机手动输入模式的下位机手动输入模式模块； 运动参数输入模块，用于在上位机的视窗提示下输入数字凸轮从动件的运动参数； 上位机参数处理模块，用于上位机将数字凸轮机构从动件的运动参数带入运动方程进 行计算处理，获得该运动方程相应的运动规律的信息； 数据交换及下载模块，用于下位机通过串行通讯接口与上位机进行数据交换，且下载 数字凸轮机构从动件的运动参数和所述的运动方程相应的运动规律的信息； 下位机参数处理及数字凸轮运动模块，用于下位机将下载的数字凸轮机构从动件的运 动参数带入运动方程进行计算处理，输出控制信号至电机驱动器，驱动电机旋转运动，使与 电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预定的运动曲线； 下位机参数输入及数字凸轮运动模块，用于向下位机输入数字凸轮从动件的运动参 数，下位机将该运动参数带入运动方程进行计算处理，输出控制信号至电机驱动器，驱动电 机旋转运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预定的运动曲 线。8. 如权利要求7所述的一种数字凸轮控制装置，其特征在于，所述数字凸轮从动件的 运动参数包括推程位移、运动速度、推程控制、回程控制、推程运动角、回程运动角、远休止 角和近休止角。9. 如权利要求8所述的一种数字凸轮控制装置，其特征在于，由下位机编程对电机的 转角进行控制从而控制数字凸轮从动件的推程位移，由下位机编程对电机的转速进行控制 从而控制从动件的运动速度，由下位机编程控制电机的正转和反转从而控制从动件的推程 控制和回程控制；由下位机编程控制电机的转动时间从而控制从动件的推程运动角和回程 运动角；由下位机编程控制延时从而控制从动件的远休止角和近休止角。10. 如权利要求1所述的一种数字凸轮控制方法，其特征在于，在步骤Cl和步骤C2之 间还具有如下步骤： 手动选择运动曲线及数字凸轮从动件的运动输出模式中的一种，所述的运动输出模式 包括等速运动控制模式、等加速运动控制模式和摆线运动控制模式。
【专利摘要】一种数字凸轮控制方法及装置，属于电子控制技术领域，用以解决凸轮机构存在局限性的问题，其技术要点是：包括如下步骤：A.选择参数输入模式，输入数字凸轮从动件的运动参数；B.上位机视窗输入模式下的数字凸轮控制；C.下位机手动直接输入模式下的数字凸轮控制。本发明采用两种运动参数输入模式，由上位机或者下位机进行凸轮曲线及数字凸轮机构从动件的运动参数计算，并对电机进行运动控制，采用的两种运动参数输入模式，可以形成冗余，以备突发情况时互为备用，本发明采用三种从动件运动输出模式，即等速运动模式；等加速运动模式和摆线运动模式。
【IPC分类】G05B19/19
【公开号】CN104898555
【申请号】CN201510227399
【发明人】康晶, 罗跃纲
【申请人】大连民族学院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月6日
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子控制技术领域，是一种数字运动控制装置与方法，尤其是一种广 泛应用于包装机械、服装机械、印刷机械、卷烟机械、食品机械和自动机床等自动机械的数 字凸轮的控制装置及方法。
【背景技术】
[0002] 凸轮机构是机械设备的常用机构，它能将旋转运动转换为预期的间歇直线往复运 动或往复摆动等。凸轮机构从理论上讲，只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使从动 件得到各种预期的运动规律。但是凸轮机构在实际中也存在着很大的局限性：一个凸轮轮 廓曲线只能实现一种从动件的预定运动规律。目前应用的数字凸轮控制器有可编程控制器 和通用型运动控制器；两种控制器都需要进行凸轮机构的运动计算获得凸轮曲线及从动件 的运动参数然后进行编程，特别是控制精度较高时使计算和编程繁杂。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种数字凸轮控制方法及装置，用于克服 现有技术中凸轮机构存在局限性，且提供了双重的参数输入模式，使得参数输入方式可以 根据不同的现场进行选择。
[0004] 为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种数字凸轮控制方法，包括如下步 骤：
[0005] A.选择参数输入模式，输入数字凸轮从动件的运动参数；
[0006] A1.选择输入模式为上位机视窗输入模式，转入步骤B ;
[0007] A2.选择输入模式为下位机手动直接输入模式，转入步骤C ;
[0008] B.上位机视窗输入模式下的数字凸轮控制：
[0009] B1.在上位机的视窗提示下输入数字凸轮从动件的运动参数；
[0010] B2.上位机将数字凸轮机构从动件的运动参数带入运动方程进行计算处理，获得 该运动方程相应的运动规律的信息；
[0011] B3.下位机通过串行通讯接口与上位机进行数据交换，和所述的运动方程相应的 运动规律的信息；
[0012] B4.下位机根据所述的运动方程相应的运动规律的信息输出控制信号至电机驱动 器，驱动电机旋转运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预 定的运动曲线；
[0013] C.下位机手动直接输入模式下的数字凸轮控制：
[0014] C1.向下位机输入数字凸轮从动件的运动参数；
[0015] C2.下位机将运动参数带入运动方程进行计算处理，输出控制信号至电机驱动器， 驱动电机旋转运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预定的 运动曲线。
[0016] 本发明还涉及一种数字凸轮控制装置，包括：
[0017] 选择参数输入模式模块，用于输入数字凸轮从动件的运动参数；所述选择参数输 入模式模块包括用于选择输入模式为上位机视窗输入模式的上位机视窗输入模式模块和 用于选择输入模式为下位机手动输入模式的下位机手动输入模式模块；
[0018] 运动参数输入模块，用于在上位机的视窗提示下输入数字凸轮从动件的运动参 数；
[0019] 上位机参数处理模块，用于上位机将数字凸轮机构从动件的运动参数带入运动方 程进行计算处理，获得该运动方程相应的运动规律的信息；
[0020] 数据交换及下载模块，用于下位机通过串行通讯接口与上位机进行数据交换，下 载数字凸轮机构从动件的运动参数和所述的运动方程相应的运动规律的信息；
[0021] 下位机参数处理及数字凸轮运动模块，用于下位机将下载的数字凸轮机构从动件 的运动参数带入运动方程进行计算处理，输出控制信号至电机驱动器，驱动电机旋转运动， 使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预定的运动曲线；
[0022] 下位机参数输入及数字凸轮运动模块，用于手动直接输入数字凸轮从动件的运动 参数，控制器将该运动参数带入运动方程进行计算处理，输出控制信号至电机驱动器，驱动 电机旋转运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预定的运动 曲线。
[0023] 有益效果：
[0024] 1.本发明采用两种运动参数输入模式，由上位机或者下位机进行凸轮曲线及数字 凸轮机构从动件的运动参数计算，并对电机进行运动控制。解决了可编程控制器或者通用 型运动控制器的计算、编程繁杂的问题，且控制精度高可以应用在重复精度要求高的场合， 本发明采用的两种运动参数输入模式，可以形成冗余，以备突发情况时互为备用；
[0025] 2.本发明采用3种从动件运动输出模式；即等速运动控制模式，等加速运动控制 模式和摆线运动控制模式，应用范围广；
[0026] 3.本发明的装置结构简单，使用方便、灵活，本发明的方法由于采用数字控制，通 过改变参数，可以实现无限种从动件的预定运动，易于控制，成本低廉；
[0027] 4.本发明采用数字控制技术使数字控制凸轮机构具有柔性；一个数字控制凸轮 机构通过改变编程数据可以具有无限种从动件的预定运动规律，而且控制精度高；采用螺 旋副传动机构克服了高副的接触应力大、磨损快等不足，扩大了凸轮机构的应用范围和灵 活性。
【附图说明】
[0028] 图1是本发明的数字凸轮控制方法的流程图；
[0029] 图2是本发明实施例中的数字凸轮控制装置结构示意框图；
[0030] 图3是本发明实施例中的存储器电路原理图；
[0031] 图4是本发明实施例中的MAX232C串口通讯电路原理图；
[0032] 图5是本发明实施例中的上位机Windows凸轮参数输入软件简图；
[0033] 图6是本发明实施例中的的下位机软件功能流程框图；
[0034] 图7是本发明实施例中的数字凸轮等加速运动规律的电机运行频率曲线；
[0035]图8是本发明实施例中的数字凸轮等加速运动规律离散的电机运行频率曲线；
[0036] 图9是本发明实施的数字凸轮摆线运动规律的电机运行频率曲线；
[0037]图10是本发明实施的数字凸轮摆线运动规律离散的电机运行频率曲线；
[0038] 图11是本发明实施例中的数字凸轮是本发明实施例中的执行器机械结构简图。
【具体实施方式】
[0039] 为了进一步阐释本发明创造，下面结合附图及具体实施例对本发明说明。
[0040] 实施例1 :
[0041] 一种数字凸轮控制方法，包括如下步骤：
[0042] A.选择参数输入模式，输入数字凸轮从动件的运动参数，所述数字凸轮从动件的 运动参数包括推程位移、运动速度、加速度、推程运动角、回程运动角、远休止角和近休止角 等参数：
[0043] A1.选择输入模式为上位机视窗输入模式，转入步骤B ;
[0044] A2.选择输入模式为下位机手动输入模式，转入步骤C ;
[0045]B.上位机视窗输入模式下的数字凸轮控制：
[0046]B1.在上位机的视窗提示下输入数字凸轮从动件的运动参数；
[0047] B2.上位机将数字凸轮机构从动件的运动参数带入运动方程进行计算处理，获得 该运动方程相应的运动规律的信息，上位机还根据该运动参数计算生成数字凸轮的运动 曲线，并在上位机中显示该运动曲线；
[0048] B3.下位机通过串行通讯接口与上位机进行数据交换，且由上位机下载数字凸轮 机构从动件的运动参数和所述的运动方程相应的运动规律的信息；
[0049] B4.下位机根据所述的运动方程相应的运动规律的信息输出控制信号至电机驱 动器，驱动电机旋转运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成 预定的运动曲线，其具体的控制内容为：由下位机对电机的转角进行控制从而控制数字凸 轮从动件的推程位移，由下位机对电机的转速进行控制从而控制从动件的运动速度和加速 度，由下位机控制电机的正转和反转从而控制从动件的推程控制和回程控制；由下位机控 制电机的转动时间从而控制从动件的推程运动角和回程运动角；由下位机控制延时从而控 制从动件的远休止角和近休止角；
[0050] C.下位机手动输入模式下的数字凸轮控制：
[0051] C1.向下位机输入数字凸轮从动件的运动参数；
[0052] C2.手动选择运动曲线及数字凸轮从动件的运动输出模式中的一种，所述的运动 输出模式包括等速运动控制模式、等加速运动控制模式和摆线运动控制模式；
[0053] C3.下位机将该运动参数带入运动方程进行计算处理，输出控制信号至电机驱动 器，驱动电机旋转运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预 定的运动曲线；其具体的控制内容为：由下位机编程对电机的转角进行控制从而控制数字 凸轮从动件的推程位移，由下位机编程对电机的转速进行控制从而控制从动件的运动速 度，由下位机编程控制电机的正转和反转从而控制从动件的推程控制和回程控制；由下位 机编程控制电机的转动时间从而控制从动件的推程运动角和回程运动角；由下位机编程控 制延时从而控制从动件的远休止角和近休止角。
[0054] 当运动方程为
'时，从动件的运动规律为等速运动。电动机的 旋转运动是由控制器控制完成的，其运动规律由从动件的运动规律确定， 本实施例中的从 动件的运动规律为等速运动，即直线运动规律时，电动机的转速为常数。
[0055]其中：
[0056] ?:电动机运动的角速度；
[0057] ?Q:凸轮的旋转角速度；
[0058] i:机械传动的传动比；
[0059]T:螺旋副传动机构的基本导程；
[0060] h :数字控制凸轮机构预定运动的升程；
[0061] 〇Q:凸轮机构的推程运动角。
[0062] 实施例2 :
[0063] 与实施例1的技术方案相同，其区别在于：当运动方程为
从动件的运动规律为等加速运动，即抛物线运动规律，当从动件的运动规律为等加速运动， 电机的运行频率由下述方程确定：
[0065]其中：
[0066]fj:电动机的控制脉冲频率；
[0067] ?:电动机运动的角速度；
[0068] ?Q:凸轮的旋转角速度；
[0069] i:机械传动的传动比；
[0070]T:螺旋副传动机构的基本导程；
[0071] h :数字控制凸轮机构预定运动的升程；
[0072] 凸轮机构的推程运动角；
[0073] t:数字凸轮预定推程时间；
[0074] n :凸轮运动曲线的离散数；
[0075] a:电动机的转角脉冲当量；
[0076]At:电动机的控制脉冲频率fj的运行间隔；
[0077]本实施例替换了实施例1的运动方程，即本发明在需要改变控制对象的运动规律 时，只需改变编程数据或者命令即可，节省了计算、编程调整的时间，扩大了数字凸轮机构 的应用范围和灵活性。
[0078] 实施例3:
[0079] 本实施例涉及一种数字凸轮控制装置，包括：
[0080] 选择参数输入模式模块，用于输入数字凸轮从动件的运动参数；所述选择参数输 入模式模块包括用于选择输入模式为上位机视窗输入模式的上位机视窗输入模式模块和 用于选择输入模式为下位机手动输入模式的下位机手动输入模式模块；
[0081] 运动参数输入模块，用于在上位机的视窗提示下输入数字凸轮从动件的运动参 数；
[0082] 上位机参数处理模块，用于上位机将数字凸轮机构从动件的运动参数带入运动方 程进行计算处理，获得该运动方程相应的运动规律的信息；
[0083] 数据交换及下载模块，用于下位机通过串行通讯接口与上位机进行数据交换，且 下载数字凸轮机构从动件的运动参数和所述的运动方程相应的运动规律的信息；
[0084] 下位机参数处理及数字凸轮运动控制模块，用于下位机将下载的数字凸轮机构从 动件的运动参数带入运动方程进行计算处理，输出控制信号至电机驱动器，驱动电机旋转 运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预定的运动曲线； [0085] 下位机参数输入及数字凸轮运动控制模块，用于向下位机输入数字凸轮从动件的 运动参数，下位机将该运动参数带入运动方程进行计算处理，输出控制信号至电机驱动器， 驱动电机旋转运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预定的 运动曲线。
[0086] 本装置还包括扩展存储器和人机接口，所扩展的存储器用于存放计算生成的凸轮 曲线及数字凸轮机构从动件的运动参数；人机接口用于完成离线直接输入运动模式命令、 从动件的运动参数，其中的LCD接口连接LCD显示器，提示完成参数输入后进行从动件的运 动规律选择；通过下位机选择从动件的运动规律，从动件的运动规律有3种，即等速运动控 制模式、等加速运动控制模式和摆线运动控制模式；当采用等加速/等减速运动控制模式 和摆线运动控制模式时，其执行器电动机按照图6和图7所示离散的电机运行频率曲线转 动。
【主权项】
1. 一种数字凸轮控制方法，其特征在于，包括如下步骤： A. 选择参数输入模式，输入数字凸轮从动件的运动参数： Al.选择输入模式为上位机视窗输入模式，转入步骤B ; A2.选择输入模式为下位机手动直接输入模式，转入步骤C ; B. 上位机视窗输入模式下的数字凸轮控制： BI.在上位机的视窗提示下输入数字凸轮从动件的运动参数； B2.上位机将数字凸轮机构从动件的运动参数带入运动方程进行计算处理，获得该运 动方程相应的运动规律的信息； B3.下位机通过串行通讯接口与上位机进行数据交换，且下载数字凸轮机构从动件的 运动参数和所述的运动方程相应的运动规律的信息； B4.下位机根据所述的运动方程相应的运动规律的信息输出控制信号至电机驱动器， 驱动电机旋转运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预定的 运动曲线； C. 下位机手动直接输入模式下的数字凸轮控制： Cl.向下位机输入数字凸轮从动件的运动参数； C2.下位机将该运动参数带入运动方程进行计算处理，输出控制信号至电机驱动器，驱 动电机旋转运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预定的运 动曲线。2. 如权利要求1所述的一种数字凸轮控制方法，其特征在于，所述数字凸轮从动件的 运动参数包括推程位移、运动速度、推程控制、回程控制、推程运动角、回程运动角、远休止 角和近休止角。3. 如权利要求2所述的一种数字凸轮控制方法，其特征在于，由下位机编程对电机的 转角进行控制从而控制数字凸轮从动件的推程位移，由下位机编程对电机的转速进行控制 从而控制从动件的运动速度，由下位机编程控制电机的正转和反转从而控制从动件的推程 控制和回程控制；由下位机编程控制电机的转动时间从而控制从动件的推程运动角和回程 运动角；由下位机编程控制延时从而控制从动件的远休止角和近休止角。4. 如权利要求1或2或3所述的一种数字凸轮控制方法，其特征在于，运动方程为'时，从动件的运动规律为等速运动。5. 如权利要求1或2或3所述的一种数字凸轮控制方法，其特征在于，运动方程为时，从动件的运动规律为等加速运动。6. 如权利要求1所述的一种数字凸轮控制方法，其特征在于，步骤Bl中，上位机还根据 该运动参数计算生成数字凸轮的运动曲线，并在上位机中显示该运动曲线。7. -种数字凸轮控制装置，其特征在于，包括： 选择参数输入模式模块，用于输入数字凸轮从动件的运动参数；所述选择参数输入模 式模块包括用于选择输入模式为上位机视窗输入模式的上位机视窗输入模式模块和用于 选择输入模式为下位机手动输入模式的下位机手动输入模式模块； 运动参数输入模块，用于在上位机的视窗提示下输入数字凸轮从动件的运动参数； 上位机参数处理模块，用于上位机将数字凸轮机构从动件的运动参数带入运动方程进 行计算处理，获得该运动方程相应的运动规律的信息； 数据交换及下载模块，用于下位机通过串行通讯接口与上位机进行数据交换，且下载 数字凸轮机构从动件的运动参数和所述的运动方程相应的运动规律的信息； 下位机参数处理及数字凸轮运动模块，用于下位机将下载的数字凸轮机构从动件的运 动参数带入运动方程进行计算处理，输出控制信号至电机驱动器，驱动电机旋转运动，使与 电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预定的运动曲线； 下位机参数输入及数字凸轮运动模块，用于向下位机输入数字凸轮从动件的运动参 数，下位机将该运动参数带入运动方程进行计算处理，输出控制信号至电机驱动器，驱动电 机旋转运动，使与电机连接的数字凸轮按照该运动方程相应的运动规律形成预定的运动曲 线。8. 如权利要求7所述的一种数字凸轮控制装置，其特征在于，所述数字凸轮从动件的 运动参数包括推程位移、运动速度、推程控制、回程控制、推程运动角、回程运动角、远休止 角和近休止角。9. 如权利要求8所述的一种数字凸轮控制装置，其特征在于，由下位机编程对电机的 转角进行控制从而控制数字凸轮从动件的推程位移，由下位机编程对电机的转速进行控制 从而控制从动件的运动速度，由下位机编程控制电机的正转和反转从而控制从动件的推程 控制和回程控制；由下位机编程控制电机的转动时间从而控制从动件的推程运动角和回程 运动角；由下位机编程控制延时从而控制从动件的远休止角和近休止角。10. 如权利要求1所述的一种数字凸轮控制方法，其特征在于，在步骤Cl和步骤C2之 间还具有如下步骤： 手动选择运动曲线及数字凸轮从动件的运动输出模式中的一种，所述的运动输出模式 包括等速运动控制模式、等加速运动控制模式和摆线运动控制模式。
【专利摘要】一种数字凸轮控制方法及装置，属于电子控制技术领域，用以解决凸轮机构存在局限性的问题，其技术要点是：包括如下步骤：A.选择参数输入模式，输入数字凸轮从动件的运动参数；B.上位机视窗输入模式下的数字凸轮控制；C.下位机手动直接输入模式下的数字凸轮控制。本发明采用两种运动参数输入模式，由上位机或者下位机进行凸轮曲线及数字凸轮机构从动件的运动参数计算，并对电机进行运动控制，采用的两种运动参数输入模式，可以形成冗余，以备突发情况时互为备用，本发明采用三种从动件运动输出模式，即等速运动模式；等加速运动模式和摆线运动模式。
【IPC分类】G05B19/19
【公开号】CN104898555
【申请号】CN201510227399
【发明人】康晶, 罗跃纲
【申请人】大连民族学院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月6日
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