采用路径自动寻优的预制构件边模摆放设备电控装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及预制混凝±机械电控领域中的一种采用路径自动寻优的预制构件边 模摆放设备电控装置。
【背景技术】
[0002] 目前，边模摆放设备是一种全自动化的预制混凝±生产机械，较传统的手动吊装 摆放相比，无论是摆放速度还是摆放精度方面都有了本质变化。该类设备控制工艺也非常 复杂，该种新工艺的出现解决了传统手动吊装摆放设备中摆放速度低、摆放精度差、需手动 调节等问题。W往在边模摆放过程中，各生产线工艺基本一致，均采用人为手动控制，无自 动摆放功能。该就造成了产品一致性差，影响生产节拍时间和产品质量。因而我们拓展思 维采用了新的控制工艺，改善摆放效率，提高性能参数，从而实现全自动化摆放边模。因此， 研制开发一种采用路径自动寻优的预制构件边模摆放设备电控装置一直是急待解决的新 课题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种采用路径自动寻优的预制构件边模摆放设备电控装 置，该发明是在基于ARM内核的单片机中将路径寻优控制命令转换为伺服系统能够识别 的数字命令信号，然后通过DP网络总线发送给伺服驱动器执行单元，在进行边模摆放操作 时，系统根据自动路径寻优程序进行控制，根据摆放工艺的要求，整个摆放过程对X轴、y 轴、Z轴、zr旋转轴之间的相互配合、动作速度、单次定位精度W及重复精度要求极高，当系 统出现故障，通过安全联锁保护要求也非常全面和严格。
[0004] 本发明的目的是该样实现的：一种采用路径自动寻优的预制构件边模摆放设备电 控装置，包括隔离开关QF、开关电源PS1、3个电机控制回路、4个伺服驱动器控制回路，电器 元件包括空气开关QM1-3、接触器KM1-3、接触器KU1-4、烙断器即1-5、进线电抗器L1-4、伺 服驱动器U1-4、制动电阻R1-R4、Intel ARM系列单片机、伺服控制单元CU320-2DP、维绝触 摸屏、隔离变压器T、压力传感器化、油温传感器WK、油位传感器YW、激光测距仪LZ、动力电 源指示灯化1、操作电源指示灯化2、安全塔灯化3、安全塔灯化4、高度检测开关SE1-4、长 度检测开关化1-6、零位检测开关甜1-3、划线限位SQ1-2、磁力销检测开关SQ3、电磁换向阀 YV1-10、中间继电器KA1-10、中间继电器KV1-10,整个控制系统由4部分组成，单片机控制 单元，触摸屏人机交互单元，伺服驱动控制单元，单片机通讯及10卡单元；其中伺服电机的 编码器通过Drive-Cliq电缆连接到伺服控制单元CU320-2DP，在伺服控制单元CU320-2DP 中形成闭环位置反馈，完成伺服定位控制，设备上所有的传感器信号和控制信号采用硬件 线方式接入Intel ARM系列单片机控制系统的数字量输入单元，伺服控制单元CU320-2DP 和激光测距仪LZ通过Profibus-DP总线连接到单片机上开发的Profibus-DP主站通讯接 口，实现由Intel ARM系列单片机控制器通过Profibus-DP网络进行控制，通过触摸屏实现 产品和人之间的人机交互；在Intel ARM系列单片机中，完成了自动寻优算法程序的开发 实现，其它控制工艺逻辑由Intel ARM系列单片机控制数字量输出单元相应的中间继电器 KA1-10、中间继电器KV1-10,中间继电器KA5-7和中间继电器KV1-10分别输出到相应的电 磁换向阀YV1-10和电机接触器KM1-3 ;在控制过程执行中，首先通过触摸屏选择摆放的产 品所对应的边模类型，Intel ARM系列单片机控制单元会根据所选的边模类型，通过自动寻 优算法规划出摆放边模的路径命令，同时Intel ARM系列单片机控制单元将采集的输入信 息与路径命令相结合分析计算，得到最终执行命令，并将最终命令通过Profibus-DP和中 间继电器KA1-10、中间继电器KV1-10输出分别下达到伺服控制单元CU320-2DP和接触器 KM1-3、电磁换向阀YV1-10控制中，实现路径寻优摆放的过程；
[0005] 所述装置的工作原理及操作方法是，在托盘平面内，W托盘工艺流程前进方向定 义为X轴，W同一托盘平面内与X轴垂直方向轴为y轴，将托盘左下顶点定义为坐标轴原 点，W通过原点垂直于托盘平面的轴定义为Z轴，W沿Z轴旋转的轴定义为zr轴，W X轴正 方向为0度起始；边模机械手位于该=维坐标系中，具有四自由度；其中边模机械手在X轴 的行走距离为0-11500mm，y轴的行走距离为0-5800mm，Z轴的升降距离为0-1750mm，zr旋 转轴的旋转范围为0-360度，各轴均由伺服电机进行驱动，其中X、y、Z轴伺服电机编码器 为增量型，zr轴伺服电机编码器为绝对值型；划线装置位于Z轴，并由气缸驱动，边模传送 由=级普通交流电机传送带分段传送，根据不同的生产任务类型，边模机械手在立体坐标 系中四自由度上的运动，实现从传动带上取走边模，并在托盘平面内完成各类任务所需边 模位置的摆放动作及划线动作；通过隔离开关QF送电到开关柜后，动力电源指示灯化1显 示；经由隔离变压器T将AC 380V电源转换为其它相应的电压等级，柜内控制电压等级为 AC 220V和DC24V ;开关柜送电后，系统首先自动检测，包括检测网络通讯是否正常，划线油 罐液位是否正常，气源气压是否正常，油温是否正常；开关箱供电后，首先启动机械手使机 械手沿Z轴方向归零至零位检测开关SH1零点狂。），然后沿zr轴旋转，归零至0度狂R。)， 随后机械手分别沿X，y轴负方向内根据位置狂。，￥。）上的零位检测开关甜2、SH3检测，当 前位置点狂。，Yu，Zu，ZR。）即为机械手初始零点；路径自动寻优过程；首先上位机将生产任务 中所需的边模摆放位置的边模、xy轴二维平面划线点坐标列狂1，Y1)，狂2, Y2)，，…，狂n， 化）发送到Intel ARM系列单片机控制器中，Intel ARM系列单片机控制器驱动S段传送带 自动运行，当1级传送带上长度检测开关SL6检测到传送带上有边模时，处于1级传送带末 端位置的挡板由气缸驱动伸出，然后通过安装在1级传送带X轴正方向及y轴负方向上的 长度检测开关化1-6及高度检测开关SE1-4,确定当前边模类型，然后比对Intel ARM系列 单片机控制器中存储的已知类型边模具有固定的长度1，宽度W，高度h，及磁力锁离边模中 屯、的距离S，计算机械手实时所处坐标位置到寻优坐标的增量距离，控制各坐标轴驱动移动 相应距离，最终系统完成边模摆放及相应划线操作，运动执行过程中，伺服电机制动产生的 能量通过制动电阻R1-T4进行释放；
[0006] 所述装置的控制系统算法是，控制系统连锁，初始位置确定准确，气源气压正常， 电机转矩处于安全转矩范围内，及其它必要连锁信号；边模机械手路径自动寻优及划线操 作步骤如下：
[0007] (1)机械手由初始位置沿X轴方向移动到边模中屯、位置，其移动距离为：
[000引
（沿X轴方向）
[0009] 其中Si是由机械手由初始位置第一步定位的行走距离；
[0010] (2)根据激光测距仪LZ检测距离及磁力销检测开关SQ3信号，机械手沿Z轴移动 到接近开关检测到边模位置时停止，其移动距离即为激光测距仪LZ所检测到的由初始位 置到边模上表面的距离，并补偿磁力销检测开关SQ3的距离，其移动距离为：
[0011] §2= S Lz~〇ffsetl(沿Z轴方向）
[0012] 其中Su为激光测距仪LZ检测的机械手到边模的距离，offset 1为机械手与边模 上表面可靠夹持接近距离偏移量；
[001引 做边模机械手完成对边模的夹持后，机械手返回到Z轴初始位置Z。，其移动距离 为：
[0014] Sg= S Lz~〇ffsetl(沿z轴方向）
[0015] (4)机械手由当前位置二维平面坐标移动到当前类型边模所摆放的中屯、二维平面 位置坐标，采用二维运动合成或快速直线插补的方