阅读说明：本技术 一种伺服压机的压力传感器回路异常检测方法 (Method for detecting abnormity of pressure sensor loop of servo press ) 是由 柳刚 田立志 王德保 闫永金 高闯 张锐 于 2020-04-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种伺服压机的压力传感器回路异常检测方法,包括：在运行过程中进行压合状态检测,确定伺服驱动器对应的工作模式；根据压合状态检测结果,判定当前状态是否为位置模式；在判断为非位置模式时,通过软件根据伺服电机的信息预估出加载在工件上的压力；将预估的压力与压力传感器回路反馈的压力进行比对,当偏差大于阈值时,判定传感器回路检测异常。通过软件的方法实现压力传感器回路的异常检测,成本低,简单可靠,不受硬件回路和传感器类型的限制,适配性强。(The invention discloses a method for detecting the abnormity of a pressure sensor loop of a servo press, which comprises the following steps: detecting a pressing state in the operation process, and determining a working mode corresponding to the servo driver; judging whether the current state is a position mode or not according to the pressing state detection result; when the non-position mode is judged, estimating the pressure loaded on the workpiece through software according to the information of the servo motor; and comparing the estimated pressure with the pressure fed back by the pressure sensor loop, and judging that the detection of the sensor loop is abnormal when the deviation is greater than a threshold value. The method realizes the abnormal detection of the pressure sensor loop by a software method, has low cost, is simple and reliable, is not limited by a hardware loop and the type of the sensor, and has strong adaptability.)

一种伺服压机的压力传感器回路异常检测方法

技术领域

本发明属于精密压合技术领域，涉及一种伺服压机的压力传感器回路异常检测方法。

背景技术

对于手机、平板电脑等电子产品通常需要进行点胶、装配等加工工艺，产品在打上胶之后需要对工件以恒定的压力进行保压，然后进行下一步工序。传统的手工加工效率低，适用于精度要求不高的场合，无法满足压力精度要求高的工艺场合。通常在一些压力控制装置里，直接通过力传感器获取施加在工件上的作用力，将其作为反馈信号与参考力信号进行对比得到作用力误差，然后设计反馈控制器实现运动平台的输出力控制，可以实现较高精度的压力控制。

但在压力闭环控制过程中，压力过冲容易导致传感器损坏，另外也经常出现传感器断线和信号转换器断线等情况，此时会导致压合过程失败、工件被压坏，甚至是设备损坏。压力传感器回路异常存在多种因素，通常需要专门的硬件回路来进行检测，这样使整个系统成本高、实现复杂并且可靠性变低。

发明内容

本发明目的是：提供一种利用软件实现的伺服压机的压力传感器回路异常检测方法，成本低，简单可靠。

本发明的技术方案是：一种伺服压机的压力传感器回路异常检测方法，包括：在运行过程中进行压合状态检测，确定伺服驱动器对应的工作模式；

根据压合状态检测结果，判定当前状态是否为位置模式；

在判断为非位置模式时，通过软件根据伺服电机的信息预估出加载在工件上的压力，所述伺服电机的信息包括电流、速度、负载中的至少一种；

将预估的压力与压力传感器回路反馈的压力进行比对，当偏差大于阈值时，判定传感器回路检测异常。

其进一步的技术方案是：整个压合运行过程依次包括压头下行、接触检测、压力建立、保压、回零五个状态；在下行或回零过程中，伺服驱动器工作在位置模式，在接触检测过程中，伺服驱动器工作在速度模式，在压力建立或保压过程中，伺服驱动器工作在压力控制模式；

所述在运行过程中进行压合状态检测，确定伺服驱动器对应的工作模式，包括：

当压头下行到工件上方预定距离时，伺服驱动器由位置模式切换到速度模式；

控制压头以预定速度继续向下运行，同时检测压力传感器返回的压力值；

当压力值大于接触检测的设定值时，伺服驱动器由速度模式切换到压力控制模式。

其进一步的技术方案是：所述通过软件根据伺服电机的信息预估出加载在工件上的压力，包括：

实际作用在工件上的压力是丝杆轴向推力与负载重力之和：Fp = Fa + G，其中，Fp为实际作用在工件上的压力，Fa为丝杆轴向推力，G为负载重力；

丝杆轴向推力的计算公式为：Fa = 2*Pi*Tr*η/Ph，其中，Tr是伺服电机的驱动扭矩，η是丝杆传动效率，Ph是丝杆的导程；

负载重力的表达式为：G= mg，其中m为负载或工件的质量，g=9.8N/kg；

在电机位置、速度、扭矩三环控制中，驱动扭矩与电机电流成线性关系：Tr = KT* I，其中，KT是电机转矩常数，I是电机电流；

作用在工件上最终的压力为：Fp = 2*Pi*KT*I*η/Ph + mg，除电机电流外，其他参数均为常量，实际的工件压力通过电机电流的变化实时推算预估。

其进一步的技术方案是：还包括：

根据作用在工件上最终的压力公式，通过设定压力指令值，确定对应的电流，设定压力状态下的安全电流。

其进一步的技术方案是：在所述判定传感器回路检测异常之后，还包括：

控制伺服压机进行相应的停机和预警显示。

本发明的优点是：

1.通过软件的方法实现压力传感器回路的异常检测，成本低，简单可靠，不受硬件回路和传感器类型的限制，适配性强；可以有效检测出压力传感器反馈回路的异常，避免压坏工件，提高了加工精度和安全性；

2.通过模型预估压力的方法可以使运行过程建立电流与力的对应关系，保证系统安全可靠。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1是伺服压机系统的组成示意图；

图2是本申请提供的伺服压机的压力传感器回路异常检测方法的流程图；

图3是伺服压机压合过程的示意图。

具体实施方式

实施例：如图1所示，伺服压机系统通常包含上位机、伺服驱动器、伺服电机、传动机构(丝杆模组或电缸)和压力传感器。伺服驱动器驱动伺服电机旋转，丝杆模组或者电缸将电机的旋转运动转化为直线运动，实现压头下行动作，作用在工件上的压力经由压力传感器转换为电信号反馈到伺服驱动器，然后经由集成在伺服驱动器内部的压力控制模块实现压力闭环控制。

本申请提供一种伺服压机的压力传感器回路异常检测方法，检测过程如图2所示，包括以下步骤：

步骤1，在运行过程中进行压合状态检测，确定伺服驱动器对应的工作模式。

结合参考图3，整个压合运行过程依次包括压头下行、接触检测、压力建立、保压、回零五个状态；在下行或回零过程中，伺服驱动器工作在位置模式，在接触检测过程中，伺服驱动器工作在速度模式，在压力建立或保压过程中，伺服驱动器工作在压力控制模式。

当压头下行到工件上方预定距离时，伺服驱动器由位置模式切换到速度模式；控制压头以预定速度（较慢的速度）继续向下运行，同时检测压力传感器返回的压力值；当压力值大于接触检测的设定值时，伺服驱动器由速度模式切换到压力控制模式。

步骤2，根据压合状态检测结果，判定当前状态是否为位置模式。

只有在位置模式下运行过程与压力控制完全独立，并且在位置模式下，加速力矩等会影响压力预估的准确性。

步骤3，在判断为非位置模式时，通过软件根据伺服电机的信息预估出加载在工件上的压力，所述伺服电机的信息包括电流、速度、负载中的至少一种。

在非位置模式下，对压力进行预估，压力预估是软件内部通过伺服电机的电流、速度及负载等信息估计出加载在工件上的作用力。由于压力过程通常是垂直方向，丝杆产生的推力还需要考虑工件等的重力影响，所以实际作用在工件上的压力是丝杆轴向推力与负载重力之和:

Fp = Fa + G （1）

其中，Fp为实际作用在工件上的压力，Fa为丝杆轴向推力，G为负载重力。

丝杆轴向推力的计算公式为：

Fa = 2*Pi*Tr*η/Ph （2）

其中，Tr是伺服电机的驱动扭矩，η是丝杆传动效率，Ph是丝杆的导程。通常，传动效率约为0.95左右，此系数在初始样机调试阶段可以通过标定的方法确定。

负载重力的表达式为：

G= mg （3）

其中m为负载或工件的质量，g=9.8N/kg。

在电机位置、速度、扭矩三环控制中，驱动扭矩与电机电流成线性关系：

Tr = KT* I （4）

其中，KT是电机转矩常数，I是电机电流。

由此可知，作用在工件上最终的压力为：

Fp = 2*Pi*KT*I*η/Ph + mg （5）

除电机电流外，其他参数均为常量，实际的工件压力通过电机电流的变化实时推算预估。需要说明的是，电机电流I是有符号的，定义产生与重力同方向推力的电流为正，相反，为克服重力产生的电流为负。

步骤4，将预估的压力与压力传感器回路反馈的压力进行比对，当偏差大于阈值时，判定传感器回路检测异常。

在判定异常之后，控制伺服压机进行相应的停机和预警显示。

根据公式（5），通过设定压力指令值，确定对应的电流，进而设定压力状态下的安全电流Imax，保证在任何情况下，电流在限定范围内，保证系统的安全。

综上所述，本申请提供的伺服压机的压力传感器回路异常检测方法，通过软件的方法实现压力传感器回路的异常检测，成本低，简单可靠，不受硬件回路和传感器类型的限制，适配性强；可以有效检测出压力传感器反馈回路的异常，避免压坏工件，提高了加工精度和安全性。

另外，通过模型预估压力的方法可以使运行过程建立电流与力的对应关系，保证系统安全可靠。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或者两个以上。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。