机械设备定位精度保障之可靠回零架构的探讨(3)

2、回零点的软件流程：从下图六中可以看出，针对这2个限位感应器，运动平台感应片有区域1和2个特殊位置（感应片刚好在限位感应器上的位置2，3），共3种位置，比第一种回零构成方式简单，在软件流程制定过程中仅仅需考虑这3种状态，便能确保运动平台在任何位置都可以完成回零点的任务。

图六  方式二直线运动系统中感应片的位置

假定采用伺服电机轴通过联轴器，连接到滚珠丝杆(再驱动运动平台)，如图五示。从机械的角度，这里减速比是1:1，即电机轴每转动一圈，滚珠丝杆转一圈，同时运动平台往前走一个丝杠的导程（如导程是：5毫米，10毫米或20毫米）。从电气的角度，电机转动一圈，其编码器码盘转动360°，同时在固定的角度产生1个Z脉冲（如图四中示），其脉冲脉冲频率取决于电机轴转动的速度，假定电机旋转速度是3000转/分钟，即每0.02秒产生一个Z脉冲，其脉冲宽度极小；其脉冲宽度取决于电机速度和编码器的A/B相线数，假定编码器是1000线，在电机旋转速度是3000转/分钟时，Z脉冲的宽度是10微秒，远小于光电感应器的最快响应时间。另外，在该条件下，假定滚珠丝杆导程是10毫米，如果采用Z脉冲来定位零点，其直线零点理论位置精度可达，10毫米/1000 = 10微米，远远高于第1种回零方式。

另外，该回零点的基本流程是，往负方向回零过程中，首先触发负限位感应器，电机急停，然后沿反方向（往正向）运动，直到找第一个伺服电机编码器Z脉冲，急停，这样便能确定单轴直线机构的零点。

同时，该方式需要机械设计工程师制定相应的调试夹具和相关流程来确保零点精度和互换性。

优点：

在采用伺服电机的系统中，由于无需零点感应器，限位感应器可采用机械触点开关，使得单轴成本可下降约100到200元，较方式1节省硬件成本，同时能消除因感应器装配位置偏差带来的同型号精密机械设备与设备之间的机械零点的偏差，确保系列产品的一致性和良好的互换性，并且在同等情况下扩大了运动平台的实际使用空间。

5、解决方案

针对前面提出的2种回零方式的分析，在确保机械和电气硬件正确选择和配置的前提下，笔者以深圳雷赛智能典型的四轴控制卡DMC2410为例，按照第1种回零方式（启用了伺服的Z脉冲回零模式），编写了单轴回零点的流程图，以及基于VB的回零点源代码，，具体如下：

注意：

由于零点感应器在轴正负限位感应器的中间，所以零点感应片可能落在5个区域，同时应确保机械运动平台在运动中会首先触发正（负）限位感应器，而不会发生机械碰撞。

回零流程图：如图七

图七  回零流程图

回零源代码如下：

'选择DMC2410卡的第一轴，函数中轴编号为0

Public Function Home_AxisProcess()

Dim AxisStatus_XO As Integer

d2410_set_profile 0, (ORGspeed_X * pluse_mm_X) / 2, (ORGspeed_X * pluse_mm_X), _AccDec_T_X, AccDec_T_X

AxisStatus_XO = d2410_axis_io_status(0)

'判断感应片的位置 ，1.刚好在零点上面?

If (AxisStatus_XO And 2 ^ 14) = 1 Then

Home_From_Zero '调用从零点感应器回零程序

my_O_X = 1 '设置标记

Else  '2，判断是否在正负限位感应器上

AxisStatus_XO = d2410_axis_io_status(0)

If ((AxisStatus_XO And 2 ^ 12) = 1) OR ((AxisStatus_XO And 2 ^ 13) = 1) Then

If (AxisStatus_XO And 2 ^ 12) = 1 Then

'在正限位感应器上，调用正常d2410_home_move() －－ 带Z脉冲

d2410_home_move 0, 2, 1  '负方向回零

While (d2410_check_done(0) = 1)

'可显示一段文字来提示当前回零进展状态

Wend

my_O_X = 1 '设置标记

Else

Home_From_Lim  '调用从负限位感应器回零程序

my_O_X = 1

End If

Else  '3, 既不在零点感应器上，也不在限位感应器上