[发明专利]一种多轴高精度闭环反馈运动控制系统

权利要求书

1.一种多轴高精度闭环反馈运动控制系统，其特征在于：该系统由硬件部分与软件部分组成；其中，硬件部分包括传动单元、运动控制单元；软件部分由实时控制软件与上位机客户端组成；

所述传动单元包括伺服电机、减速机、皮带轮、电缸、传动杆、台架、反馈组件、限位开关；其中，所述减速机安装于伺服电机的前端且与伺服电机同轴，用于实现伺服电机转速的缩小与转矩的放大；所述皮带轮用于连接减速机与电缸丝杠；所述电缸用于将伺服电机的旋转运动转化为直线运动；所述反馈组件由电机编码器与光栅尺位移传感器组成；

所述运动控制单元由NI CompactRIO实时控制器组成；

所述实时控制软件用于实现伺服电机的运动控制与运行状态监测；

所述上位机客户端是人机交互界面，用于显示伺服电机的当前状态，以及供用户发送控制指令；

所述实时控制软件与上位机客户端之间通过OPC UA通信协议进行通信，通过OPC UA变量的读写实现用户指令的下发与运行状态的监测。

2.根据权利要求1所述的多轴高精度闭环反馈运动控制系统，其特征在于：所述伺服电机包括伺服驱动器；伺服电机用于接收来自运动控制单元的指令与反馈组件的反馈信号，对二者进行运算，以输出一定的转矩、转速与位移。

3.根据权利要求2所述的多轴高精度闭环反馈运动控制系统，其特征在于：所述伺服驱动器通过EtherCAT协议与NI CompactRIO实时控制器进行通信。

4.根据权利要求1所述的多轴高精度闭环反馈运动控制系统，其特征在于：所述电机编码器集成在伺服电机中，用于反馈伺服电机的实际转矩与实际速度；所述光栅尺位移传感器用于反馈传动单元的实际运动位移。

5.根据权利要求4所述的多轴高精度闭环反馈运动控制系统，其特征在于：所述光栅尺位移传感器采用海德汉绝对式编码器。

6.根据权利要求1所述的多轴高精度闭环反馈运动控制系统，其特征在于：所述限位开关包括光电限位开关与机械限位开关；光电限位开关分别安装于电缸的前端与末端，光电限位的信号接入伺服驱动器的DI口，若光电限位被触发，伺服电机将立刻停止运动并抱闸；机械限位开关安装于光电限位开关的外侧，若其被触发，伺服电机将立即失去扭矩输入，并产生故障。

7.根据权利要求1所述的多轴高精度闭环反馈运动控制系统，其特征在于：所述实时控制软件运行于NI CompactRIO实时控制器上，其包括主模块、运动控制模块、OPC UA服务器模块。

8.根据权利要求7所述的多轴高精度闭环反馈运动控制系统，其特征在于：所述运动控制模块由初始化进程、目标位置设置进程、使能/禁止使能进程、开始运动进程、停止运动进程、寻原点进程、运行状态监测进程、故障处理进程、退出进程组成。