一种可远程控制并提高控制作用力大小精度的方法

技术领域：

本发明涉及自动化设备技术领域，特指一种用于自动化设备中，可远程控制并提高控制作用力大小精度的方法。

背景技术：

在自动化设备中，经常需要设备的某一动力单元输出额定大小的作用力，以实现对产品的加工、测试。例如在键盘生产过程中，当键盘上的字键组装完成后，需要测试其字键是否组装合格，其中包括字键在设定压力作用下能否被顺利下压触发，以及字键在设定拉力作用下是否能被破坏。这些测试环节都需要令动力单元输出的作用力精确，否则会导致测试结果不准确。

现有的自动化设备中，为了获得动力单元输出的作用力的大小，通常会采用测力传感器测量。测力传感器具有一弹性体，该弹性体在受到外力作用下产生弹性形变，通过能感应该弹性体形变量的电阻应变片组成的电路，将弹性形变转换成电信号，并获取作用下数值。

虽然测力传感器可以获取动力单元输出作用力的大小，并根据测力传感器获取的数值调整动力单元，调整其输出作用力的大小。这种方式存在以下不足：目前作为动力单元的电机、马达、气缸等，其输出的作用下即便可以调整，也不是线性变化，需要人工进行多次调试，这就导致自动化设备作业时需要配备一名工作人员用于检测动力单元输出作用力大小是否符合设定数值；同时人工调整增加了作业人员的工作强度。为了适应生产的自动化作业，本发明人经过不断改进，提出以下技术方案。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题就在于克服现有技术的不足，提供一种可远程控制并提高控制作用力大小精度的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：一种可远程控制并提高控制作用力大小精度的方法，该方法为：通过位于作为动力源的电机与被作用对象之间的测力传感器测量电机输出的作用力大小，并将作用力大小数值输入至控制单元，控制单元将作用力大小数值通过数据接口反馈至与之连接的计算机，计算机根据反馈的作用力大小调整控制单元输出端输出电压信号的大小，电机的驱动电路根据电压信号的大小调整驱动电路的输出电压或电流，实现电机输出的作用力大小控制在设定的误差值范围内。

进一步而言，上述技术方案中，所述的电机、测力传感器、控制单元、计算机构成一个控制系统，电机提供作用力动力源，通过电机向被作用对象输出作用力；通过测力传感器位测量电机输出的作用力大小；控制单元具有与测力传感器连接的输入端、与电机的驱动电路连接的输出端；计算机通过RS-485接口与控制单元连接，用于输出指令、接收和存储数据。

进一步而言，上述技术方案中，该方法包括以下步骤：第一步，计算机根据其存储的作用力大小数值与控制单元输出电压数值的对应关系，找到电机工作作用力Fi对应的控制单元输出的工作电压Ui，并通过控制单元输出工作电压Ui，令电机开始工作；第二步，通过测力传感器测量电机在工作电压Ui下输出的实际作用力fi大小，并将实际作用力fi数值通过控制单元反馈至计算机；第三步，计算机比较Fi与fi之间大小，如果差值在设定的误差范围内，则不改变工作电压Ui，如果差值在设定的误差范围之外，则改变工作电压Ui，直至Fi与fi之间差值达到设定的误差范围内；第四步，不断循环第三步，直至工作结束。

进一步而言，上述技术方案中，第一步中所述的作用力大小数值与控制单元输出电压数值的对应关系通过校正作业确定，该校正作业包括：首先，通过计算机向控制单元发出指令，令其输出端的电压输出一个最初电压U0，电机开始工作，测力传感器测量电机输出的作用力大小，并将作用力大小数值通过控制单元反馈至计算机；其次，以最初电压U0为起始点，通过计算机令控制单元以递增方式逐渐增加输出端电压，直至反馈至计算机的作用力大小数值达到设定的初始力值F1，计算机记录该初始力值F1对应的输出端电压为初始电压U1；然后，计算机通过控制单元以递增方式继续逐渐增加输出端电压，每增加一个单位电压，计算机就记录该电压下对应的作用力大小数值，直至反馈至控制单元的作用力大小数值达到设定的最大力值F2，记录该最大力值F2对应的输出端电压为最大电压U2后，控制单元停止输出。

进一步而言，上述技术方案中，经过校正作业后，通过计算机记录作用力大小数值与控制单元输出电压数值之间的对应关系，并存储计算机中。

进一步而言，上述技术方案中，所述的电机采用音圈电机。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

1、本发明无需操作人员现场调整电机的输出作用力大小，通过计算机与控制单元之间的接口可实现远程控制，操作人员可在计算端远距离查看，同时更根据预先在计算机中建立的作用力大小数值与控制单元输出电压数值的对应关系，通过计算机可自行对电机输出作用力进行校正。

2、本发明通过电压大小作为控制信号，建立一种输出电压与电机输出作用力大小的控制方法，可实现精准的调控电机输出作用力大小。

附图说明：

图1是本发明的原理图。

具体实施方式：

本发明为一种用于自动化设备中，可远程控制并提高控制作用力大小精度的方法。见图1所示，该方法通过一控制系统实现，该控制系统包括：电机1、测力传感器2、控制单元3、计算机4。

所述的电机1作为动力源，通过电机1向被作用的对象7输出作用力。电机1采用可改变输出作用力大小的驱动设备，例如伺服马电机、音圈电机等。

所述的测力传感器2位于电机1与被作用对象7之间，通过测力传感器2测量电机1输出的作用力大小。

控制单元3，该控制单元3具有与测力传感器2连接的输入端21、与电机1驱动电路10连接的输出端22。

计算机4，该计算机4通过RS-485接口与控制单元3连接，用于输出指令、接收和存储数据。RS-485接口技术是将智能仪表中的单片机与计算机连接的一种接口，本发明通过RS-485接口可实现操作人员远程进行控制。

下面结合具体实施例对本发明进行进一步的说明。

本实施例中，电机1采用音圈电机，由于音圈电机可直接输出直线运行，并且通过改变其电流大小就可以改变音圈电机磁场力大小，非常适合在本发明中的应用。例如在测量键盘中对字键进行压力和抗拉测试中，经常使用音圈电机作为动力源，产生作用在字键上的压力或拉力。

本实施例中的测力传感器2采用测量范围在0-5Kg的S形测力传感器。

将计算机4通过RS-485接口与控制单元3连接，控制单元3的输出端22并不直接输出音圈电机的驱动电压，音圈电机通过一驱动电路10驱动，所述控制单元3的输出端22与驱动电路10连接，通过控制单元3输出端22的电压作为控制信号，令驱动电路10调整输入至音圈电机中工作电流大小。

本发明中的控制系统在初次工作前通过校正作业确定控制单元3输出端电压大小与电机1输出作用力大小之间的对应关系，故本实施例的校正作业包括如下步骤：

首先，通过计算机4向控制单元3发出指令，令其输出端电压输出一个最初电压U0，该电压信号经过放大器5放大后，输入至驱动电路10。驱动电路10接收到该初始电压信号后，驱动电路10开始驱动电机开始工作，测力传感器2测量电机1输出的作用力大小，并将作用力大小数值信号经过放大器6放大后，输入至控制单元3，再通过控制单元3经过RS-485接口反馈至计算机4。

其次，以最初电压U0为起始点，通过计算机4令控制单元3以递增方式逐渐增加输出端电压，驱动电路10根据由输出端22输入电压信号大小，改变音圈电机的工作电流，直至反馈至计算机4的作用力大小数值达到设定的初始力值F1，计算机4记录该初始力值F1对应的输出电压为初始电压U1。

然后，计算机4通过控制单元4以递增方式继续逐渐增加输出端电压，每增加一个单位电压，计算机4就记录该电压下对应的作用力大小数值，直至反馈至控制单元的作用力大小数值达到设定的最大力值F2，记录该最大力值F2对应的输出电压为最大电压U2后，控制单元停止输出。

当控制系统经过校正作业后，通过计算机记录作用力大小数值与控制单元输出电压数值之间的对应关系，并存储计算机4中。

本发明经过上述作业后，实际工作中的方法具体包括以下步骤：

第一步，计算机根据其存储的作用力大小数值与控制单元输出电压数值的对应关系，找到电机工作作用力Fi对应的控制单元输出的工作电压Ui，并通过控制单元输出工作电压Ui，令电机开始工作；

第二步，通过测力传感器测量电机在工作电压Ui下输出的实际作用力fi大小，并将实际作用力fi数值通过控制单元反馈至计算机；

第三步，计算机比较Fi与fi之间大小，如果差值在设定的误差范围内，则不改变工作电压Ui，如果差值在设定的误差范围之外，则改变工作电压Ui，直至Fi与fi之间差值达到设定的误差范围内；

第四步，不断循环第三步，直至工作结束。

本发明是通过测力传感器2测量电机1输出的作用力大小，并将作用力大小数值通过控制单元3反馈至计算机4，计算机4根据反馈的作用力大小调整控制单元3输出端输出电压的大小，最终实现电机1输出的作用力大小控制在设定的误差值范围内。

当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。