电机伺服系统及其控制方法、装置、插件机、设备及介质与流程

本申请涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种电机伺服系统及其控制方法、装置、插件机、设备及介质。

背景技术

插件机中多个工位需要电机伺服系统来完成相应的插件操作。电机伺服系统的Z轴末端带一个吸嘴，控制Z轴末端的吸嘴吸住电子元器件，控制吸嘴在垂直于Z轴的X轴和Y轴方向移动把元器件移动到印刷电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)对应插孔上方，控制吸嘴下压，把元器件放到PCB插孔内。吸嘴下压过程中，如果与PCB发生碰撞，则会造成元器件插脚弯曲，从而无法插到PCB插孔内，同时也会造成PCB被顶破。

因此，需要对电机伺服系统进行碰撞检测及保护，避免损坏相应的设备。

技术实现要素：

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的第一个目的在于提出一种电机伺服系统的控制方法，可对电机伺服系统进行碰撞检测及保护，避免损坏相应的设备。

本申请的第二个目的在于提出一种电机伺服系统的控制装置。

本申请的第三个目的在于提出一种电机伺服系统。

本申请的第四个目的在于提出一种插件机。

本申请的第五个目的在于提出一种电子设备。

本申请的第六个目的在于提出一种计算机可读存储介质。

为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种电机伺服系统的控制方法，包括：获取电机伺服系统的控制电流和电机的反馈力矩电流；检测到所述电机伺服系统满足碰撞保护功能启动条件，则将所述控制电流限制为设定电流；根据所述设定电流和所述反馈力矩电流生成电流控制器的输入电流。

本申请实施例提出的电机伺服系统的控制方法，获取电机伺服系统的控制电流和电机的反馈力矩电流，检测到电机伺服系统满足碰撞保护功能启动条件，则将控制电流限制为设定电流，根据设定电流和反馈力矩电流生成电流控制器的输入电流，可以在较短的时间内将电机的反馈力矩电流限制在设定电流，从而可以实现当插件机运动轴碰撞PCB时，能够尽快检测到并做电流限制操作，防止把元器件插脚撞弯曲或者造成PCB损坏，即可以实现对电机伺服系统的碰撞检测及保护，避免损坏相应的设备。

根据本申请的一个实施例，所述碰撞保护功能启动条件包括：碰撞外力估测值大于预设的碰撞外力阈值。

根据本申请的一个实施例，所述电机伺服系统的控制方法还包括：获取所述电机的实际位置；根据所述实际位置和所述反馈力矩电流生成所述碰撞外力估测值。

根据本申请的一个实施例，所述碰撞保护功能启动条件还包括以下至少一种：所述电机的实际速度小于预设的速度阈值；以及所述电机的实际位置位于预设的位置区间内。

根据本申请的一个实施例，所述检测到所述电机伺服系统满足碰撞保护功能启动条件，则将所述控制电流限制为设定电流，包括：检测到所述电机伺服系统满足所述碰撞保护功能启动条件，则置位碰撞保护功能标志位；检测到所述碰撞保护功能标志位被置位，则将所述控制电流限制为所述设定电流。

根据本申请的一个实施例，所述电机伺服系统的控制方法还包括：检测到所述电机伺服系统不满足所述碰撞保护功能启动条件，则根据所述控制电流和所述反馈力矩电流生成所述电流控制器的输入电流。

根据本申请的一个实施例，获取所述反馈力矩电流包括：获取所述电机的相电流；对所述相电流进行转换，得到所述反馈力矩电流。

为达上述目的，本申请第二方面实施例提出了一种电机伺服系统的控制装置，包括：获取模块，用于获取电机伺服系统的控制电流和电机的反馈力矩电流；限制模块，用于检测到所述电机伺服系统满足碰撞保护功能启动条件，则将所述控制电流限制为设定电流；生成模块，用于根据所述设定电流和所述反馈力矩电流生成电流控制器的输入电流。

本申请实施例提出的电机伺服系统的控制装置，获取电机伺服系统的控制电流和电机的反馈力矩电流，检测到电机伺服系统满足碰撞保护功能启动条件，则将控制电流限制为设定电流，根据设定电流和反馈力矩电流生成电流控制器的输入电流，可以在较短的时间内将电机的反馈力矩电流限制在设定电流，从而可以实现当插件机运动轴碰撞PCB时，能够尽快检测到并做电流限制操作，防止把元器件插脚撞弯曲或者造成PCB损坏，即可以实现对电机伺服系统的碰撞检测及保护，避免损坏相应的设备。

根据本申请的一个实施例，所述碰撞保护功能启动条件包括：碰撞外力估测值大于预设的碰撞外力阈值。

根据本申请的一个实施例，所述限制模块还用于：获取所述电机的实际位置；根据所述实际位置和所述反馈力矩电流生成所述碰撞外力估测值。

根据本申请的一个实施例，所述碰撞保护功能启动条件还包括以下至少一种：所述电机的实际速度小于预设的速度阈值；以及所述电机的实际位置位于预设的位置区间内。

根据本申请的一个实施例，所述限制模块具体用于：检测到所述电机伺服系统满足所述碰撞保护功能启动条件，则置位碰撞保护功能标志位；检测到所述碰撞保护功能标志位被置位，则将所述控制电流限制为所述设定电流。

根据本申请的一个实施例，所述生成模块还用于：检测到所述电机伺服系统不满足所述碰撞保护功能启动条件，则根据所述控制电流和所述反馈力矩电流生成所述电流控制器的输入电流。

根据本申请的一个实施例，所述获取模块具体用于：获取所述电机的相电流；对所述相电流进行转换，得到所述反馈力矩电流。

为达上述目的，本申请第三方面实施例提出了一种电机伺服系统，包括：电机、电流控制器和如本申请第二方面实施例所述的电机伺服系统的控制装置。

为达上述目的，本申请第四方面实施例提出了一种插件机，包括：如本申请第三方面实施例所述的电机伺服系统。

为达上述目的，本申请第五方面实施例提出了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如本申请第一方面实施例所述的电机伺服系统的控制方法。

为达上述目的，本申请第六方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请第一方面实施例所述的电机伺服系统的控制方法。

附图说明

图1是根据本申请一个实施例的电机伺服系统的工作原理示意图；

图2是根据本申请一个实施例的电机伺服系统的控制方法的流程示意图；

图3是根据本申请另一个实施例的电机伺服系统的控制方法的流程示意图；

图4是根据本申请另一个实施例的电机伺服系统的控制方法的流程示意图；

图5是根据本申请另一个实施例的电机伺服系统的控制方法的流程示意图；

图6是根据本申请另一个实施例的电机伺服系统的控制方法的流程示意图；

图7是根据本申请一个实施例的电机伺服系统的控制装置的结构示意图；

图8是根据本申请一个实施例的电机伺服系统的示意图；

图9是根据本申请一个实施例的插件机的示意图；

图10是根据本申请一个实施例的电子设备的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面结合附图来描述本申请实施例的电机伺服系统及其控制方法、装置、插件机、设备及介质。

为清楚说明本申请实施例的电机伺服系统及其控制方法、装置、插件机、设备及介质，下面结合图1所示的电机伺服系统的工作原理示意图进行描述。如图1所示，包括：位置生成器10、位置控制器11、速度控制器12、电流控制器13、位置微分器14、电流变换模块15、电流采样模块16、逆变器17、电机18和电机伺服系统的控制装置19。位置微分器14对获取到的电机18的实际位置进行微分，得到电机的实际速度。电流采样模块16可以对电机18的相电流进行采样，经过电流变换模块15得到交轴电流和直轴电流，其中交轴电流可作为电机的反馈力矩电流。当无碰撞发生时，不启动碰撞保护功能，位置生成器10生成给定位置信息，经过位置控制器11、速度控制器12以及电流控制器13，控制逆变器17，进而控制电机18的运行。电机伺服系统的控制装置19根据电机的实际位置和电流变换模块15输出的反馈力矩电流生成碰撞外力估测值，根据碰撞外力估测值判断是否有碰撞发生。当发生碰撞时，则启动碰撞保护功能，电机伺服系统的控制装置19将速度控制器12输出的控制电流限制为用户设置的设定电流，根据设定电流和反馈力矩电流生成电流控制器13的输入电流，实现对电机伺服系统的碰撞检测及保护，避免损坏相应的设备。

图2是根据本申请一个实施例的电机伺服系统的控制方法的流程示意图。本申请实施例的电机伺服系统的控制方法，可由本申请实施例提供的电机伺服系统的控制装置执行，控制装置可以设置在电机上。如图2所示，本申请实施例的电机伺服系统的控制方法具体可包括以下步骤：

S201，获取电机伺服系统的控制电流和电机的反馈力矩电流。

本申请实施例中，电机伺服系统的控制电流可以由用户根据实际情况设置，也可以系统内置，例如可采用图1所示的速度控制器12获取控制电流。电机的反馈力矩电流可通过图1所示的电流采样模块16和电流变换模块15获得。

S202，检测到电机伺服系统满足碰撞保护功能启动条件，则将控制电流限制为设定电流。

本申请实施例中，可以预先设置电机伺服系统的碰撞保护功能启动条件，当检测到电机伺服系统满足该碰撞保护功能启动条件时，启动碰撞保护功能，将控制电流限制为设定电流。其中，设定电流可由用户根据实际情况自行设置。其中，碰撞保护功能启动条件具体可包括但不限于：碰撞外力估测值大于预设的碰撞外力阈值。碰撞外力阈值可以由用户根据实际情况设置，也可以系统内置。进一步的，碰撞保护功能启动条件还包括以下至少一种：电机的实际速度小于预设的速度阈值；以及电机的实际位置位于预设的位置区间内等。速度阈值和位置区间可以由用户根据实际情况设置，也可以系统内置。例如，正常情况下电机带动末端执行器的实际位置在0-10毫米之间运行，可以设置接近目标设备例如PCB的一段区间例如8-10毫米作为执行器的预设的位置区间，执行器的预设的位置区间可以转换为电机对应的预设的位置区间，避免碰撞检测误判。电机的实际位置可通过位置传感器获取。

S203，根据设定电流和反馈力矩电流生成电流控制器的输入电流。

本申请实施例中，根据步骤S202得到的设定电流和反馈力矩电流生成输入至电流控制器的输入电流，进而控制逆变器和电机，实现电机伺服系统的碰撞检测和保护。

本申请实施例的电机伺服系统的控制方法，获取电机伺服系统的控制电流和电机的反馈力矩电流，检测到电机伺服系统满足碰撞保护功能启动条件，则将控制电流限制为设定电流，根据设定电流和反馈力矩电流生成电流控制器的输入电流，可以在较短的时间内将电机的反馈力矩电流限制在设定电流，从而可以实现当插件机运动轴(运动轴可以是位于竖直方向的Z轴，也可以是位于水平方向的X轴、Y轴，还可以是位于倾斜方向的轴)碰撞PCB时，能够尽快检测到并做电流限制操作，防止把元器件插脚撞弯曲或者造成PCB损坏，即可以实现对电机伺服系统的碰撞检测及保护，避免损坏相应的设备。

图3为根据本申请另一个实施例的电机伺服系统的控制方法的流程示意图。如图3所示，在上述图2所示实施例的基础之上，本申请实施例的电机伺服系统的控制方法，具体可包括以下步骤：

S301，获取电机伺服系统的控制电流和电机的反馈力矩电流。

本申请实施例中，步骤S301与上述实施例中的步骤S201相同，具体过程此处不再赘述。

S302，获取电机的实际位置。

本申请实施例中，可通过位置传感器获取电机的实际位置。

S303，根据实际位置和反馈力矩电流生成碰撞外力估测值。

本申请实施例中，根据步骤S302获取的电机的实际位置和步骤S301获取的电机的反馈力矩电流，生成碰撞外力估测值，该步骤可由外力观测器实现。外力观测器中具体计算公式的构造过程如下：

以旋转电机为例，电机机械方程如下：

其中，Te为电磁转矩，可根据电机的反馈力矩电流计算得到，TL为负载转矩，J为电机系统惯量，B为电机转动过程中的粘滞系数，ωrm为电机的转速，可根据电机的实际速度计算得到。

根据公式(1)可以推导出如下公式(2)：

其中，θrm为电机的实际位置。

根据公式(2)构造如下公式(3)：

其中，和分别为电机的实际位置估测值、电机的转速估测值和负载转矩估测值。通过调节l1、l2、l3可以调节外力观测器的快速性和稳定性。

S304，检测到电机伺服系统满足碰撞保护功能启动条件，则将控制电流限制为设定电流。

S305，根据设定电流和反馈力矩电流生成电流控制器的输入电流。

本申请实施例中，步骤S304-S305与上述实施例中的步骤S202-S203相同，具体过程此处不再赘述。

S306，检测到电机伺服系统不满足碰撞保护功能启动条件，则根据控制电流和反馈力矩电流生成电流控制器的输入电流。

在本申请的一个实施例中，如图4所示，上述步骤S301中的“获取反馈力矩电流”，具体可包括以下步骤：

S401，获取电机的相电流。

本申请实施例中，电机的相电流可通过图1中的电流采样模块16获得。

S402，对相电流进行转换，得到反馈力矩电流。

本申请实施例中，对步骤S401获取的相电流通过图1中的电流变换模块16进行转换，得到直轴电流和交轴电流，其中交轴电流可作为电机的反馈力矩电流。

在本申请的一个实施例中，如图5所示，上述步骤S304“检测到电机伺服系统满足碰撞保护功能启动条件，则将控制电流限制为设定电流”具体可包括以下步骤：

S501，检测到电机伺服系统满足碰撞保护功能启动条件，则置位碰撞保护功能标志位。

本申请实施例中，当检测到电机伺服系统满足碰撞保护功能启动条件时，置位碰撞保护功能标志位，也即碰撞保护功能标志位有效。S502，检测到碰撞保护功能标志位被置位，则将控制电流限制为设定电流。

本申请实施例中，当检测到碰撞保护功能标志位被置位时，启动碰撞保护功能，将控制电流限制为设定电流。

本申请实施例的电机伺服系统的控制方法，获取电机伺服系统的控制电流和电机的反馈力矩电流，检测到电机伺服系统满足碰撞保护功能启动条件，则将控制电流限制为设定电流，根据设定电流和反馈力矩电流生成电流控制器的输入电流，可以在较短的时间内将电机的反馈力矩电流限制在设定电流，从而可以实现当插件机运动轴碰撞PCB时，能够尽快检测到并做电流限制操作，防止把元器件插脚撞弯曲或者造成PCB损坏，即可以实现对电机伺服系统的碰撞检测及保护，避免损坏相应的设备。

为清楚说明本申请实施例的电机伺服系统的控制方法，下面结合图6对本申请实施例的电机伺服系统的控制方法进行详细说明。图6为根据本申请另一个实施例的电机伺服系统的控制方法的流程示意图。如图6所示，本申请实施例的电机伺服系统的控制方法具体可包括以下步骤：

S601，获取电机伺服系统的控制电流。

S602，获取电机的相电流。

S603，对相电流进行转换，得到反馈力矩电流。

S604，获取电机的实际位置。

S605，根据实际位置和反馈力矩电流生成碰撞外力估测值。

S606，判断电机伺服系统是否满足碰撞保护功能启动条件。

若是，则执行步骤S607。若否，则执行步骤S610。

S607，置位碰撞保护功能标志位。

S608，检测到碰撞保护功能标志位被置位，则将控制电流限制为设定电流。

S609，根据设定电流和反馈力矩电流生成电流控制器的输入电流。

S610，根据控制电流和反馈力矩电流生成电流控制器的输入电流。

为了实现上述实施例，本申请实施例还提出一种电机伺服系统的控制装置，该电机伺服系统的控制装置可实现上述任一实施例的电机伺服系统的控制方法。图7是根据本申请一个实施例的电机伺服系统的控制装置的结构示意图。如图7所示，本申请实施例提出的电机伺服系统的控制装置19具体可包括：获取模块71、限制模块72和生成模块73。其中：

获取模块71，用于获取电机伺服系统的控制电流和电机的反馈力矩电流。

限制模块72，用于检测到电机伺服系统满足碰撞保护功能启动条件，则将控制电流限制为设定电流。

生成模块73，用于根据设定电流和反馈力矩电流生成电流控制器的输入电流。

进一步的，在本申请实施例一种可能的实现方式中，碰撞保护功能启动条件包括：碰撞外力估测值大于预设的碰撞外力阈值。

进一步的，在本申请实施例一种可能的实现方式中，限制模块72还用于：获取电机的实际位置；根据实际位置和反馈力矩电流生成碰撞外力估测值。

进一步的，在本申请实施例一种可能的实现方式中，碰撞保护功能启动条件还包括以下至少一种：电机的实际速度小于预设的速度阈值；以及电机的实际位置位于预设的位置区间内。

进一步的，在本申请实施例一种可能的实现方式中，限制模块72具体用于：检测到电机伺服系统满足碰撞保护功能启动条件，则置位碰撞保护功能标志位；检测到碰撞保护功能标志位被置位，则将控制电流限制为设定电流。

进一步的，在本申请实施例一种可能的实现方式中，生成模块73还用于：检测到电机伺服系统不满足碰撞保护功能启动条件，则根据控制电流和反馈力矩电流生成电流控制器的输入电流。

进一步的，在本申请实施例一种可能的实现方式中，获取模块71具体用于：获取电机的相电流；对相电流进行转换，得到反馈力矩电流。

需要说明的是，前述对电机伺服系统的控制方法实施例的解释说明也适用于该实施例的电机伺服系统的控制装置，此处不再赘述。

本申请实施例的电机伺服系统的控制装置，获取电机伺服系统的控制电流和电机的反馈力矩电流，检测到电机伺服系统满足碰撞保护功能启动条件，则将控制电流限制为设定电流，根据设定电流和反馈力矩电流生成电流控制器的输入电流，可以在较短的时间内将电机的反馈力矩电流限制在设定电流，从而可以实现当插件机运动轴碰撞PCB时，能够尽快检测到并做电流限制操作，防止把元器件插脚撞弯曲或者造成PCB损坏，即可以实现对电机伺服系统的碰撞检测及保护，避免损坏相应的设备。

为了实现上述实施例，本申请实施例还提出一种电机伺服系统80，图8是根据本申请一个实施例的电机伺服系统的示意图。如图8所示，该电机伺服系统80具体可包括：电机18、电流控制器13及上述实施例中所示的电机伺服系统的控制装置19。

为了实现上述实施例，本申请实施例还提出一种插件机90，图9是根据本申请一个实施例的插件机的示意图。如图9所示，该插件机90具体可包括：上述实施例中所示的电机伺服系统80。

为了实现上述实施例，本申请实施例还提出一种电子设备100，如图10所示，该电子设备100具体可包括存储器101、处理器102及存储在存储器101上并可在处理器102上运行的计算机程序，处理器102执行程序时，实现如上述实施例所示的电机伺服系统的控制方法。

为了实现上述实施例，本申请实施例还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以实现如上述实施例所示的电机伺服系统的控制方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。