本發(fā)明涉及機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)的可編程邏輯控制器，和基于plc的運(yùn)動(dòng)控制方法。

背景技術(shù)：

機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是工業(yè)制造領(lǐng)域中的重要系統(tǒng)。例如，在用激光切割機(jī)切割大張的原料玻璃來制造智能手機(jī)、平板電腦或其他類似設(shè)備的玻璃面板的應(yīng)用中，激光切割機(jī)包括激光發(fā)射裝置和工作臺(tái)。激光發(fā)射裝置通常由于其龐大的體積而被安裝在一個(gè)固定的機(jī)械結(jié)構(gòu)上。要使激光束將原料玻璃切割成指定規(guī)格形狀的目標(biāo)玻璃面板，必須控制放置玻璃的工作臺(tái)與激光束之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。承載原料玻璃的工作臺(tái)就是一個(gè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。工作臺(tái)可沿x軸移動(dòng)，也可以沿y軸移動(dòng)，還可以圍繞工作臺(tái)中心的法線r軸旋轉(zhuǎn)。在現(xiàn)有的激光切割機(jī)中，主要使用帶有運(yùn)動(dòng)控制板卡的ipc(industrialpersonalcomputer，工控機(jī))或cnc(computernumericalcontrol，計(jì)算機(jī)數(shù)控)系統(tǒng)作為運(yùn)動(dòng)控制器來控制工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。多軸協(xié)作運(yùn)動(dòng)依賴于運(yùn)動(dòng)板卡或cnc系統(tǒng)各自提供的功能及指令。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是提供可編程邏輯控制器、基于plc的運(yùn)動(dòng)控制方法，該可編程邏輯控制器具有路徑功能和凸輪同步功能，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的x軸、y軸和r軸的協(xié)同運(yùn)動(dòng)，通用性好。

本發(fā)明的一個(gè)方面提供了可編程邏輯控制器，用于控制一機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，包括：

一模型數(shù)據(jù)庫(kù)，其包括一對(duì)應(yīng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的笛卡爾2d模型，其包括：一x軸、一y軸和機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的一工具中心點(diǎn)；

一路徑對(duì)象組態(tài)模塊，用于組態(tài)一路徑對(duì)象，其包括：

一模型指定單元，用于將笛卡爾2d模型指定為路徑對(duì)象的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，工具中心點(diǎn)能夠在x軸和y軸定義的x-y平面內(nèi)沿一路徑運(yùn)動(dòng)，和

一差補(bǔ)運(yùn)算單元，用于差補(bǔ)計(jì)算路徑的x軸坐標(biāo)值和與x軸坐標(biāo)值相映射的y軸坐標(biāo)值；

一同步對(duì)象組態(tài)模塊，用于將一r軸組態(tài)為x軸或y軸的同步軸；和

一凸輪盤對(duì)象組態(tài)模塊，用于將x軸或y軸與r軸組態(tài)為凸輪盤關(guān)系，并根據(jù)凸輪盤關(guān)系計(jì)算與x軸坐標(biāo)值或y軸坐標(biāo)值相映射的r軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)值。

該可編程邏輯控制器具有路徑功能和凸輪同步功能，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的x軸、y軸和r軸的協(xié)同運(yùn)動(dòng)，通用性好。

在可編程邏輯控制器的一種示意性的實(shí)施方式中，還包括：

一第一輸出單元，用于輸出x軸坐標(biāo)值；

一第二輸出單元，用于輸出y軸坐標(biāo)值；和

一第三輸出單元，用于輸出r軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)值。

將彼此映射的x軸坐標(biāo)值、y軸坐標(biāo)值和r軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)值分別輸出，對(duì)應(yīng)控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的x方向的移動(dòng)、y方向的移動(dòng)和繞r軸的轉(zhuǎn)動(dòng)的協(xié)同。

在可編程邏輯控制器的另一種示意性的實(shí)施方式中，還包括：

一路徑運(yùn)動(dòng)控制模塊，用于控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的工具中心點(diǎn)沿著路徑勻速運(yùn)動(dòng)；和

一凸輪同步運(yùn)動(dòng)控制模塊，用于控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)繞r軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)不論是移動(dòng)還是轉(zhuǎn)動(dòng)都是勻速的，便于以保證激光切割時(shí)玻璃的均勻受熱。

在可編程邏輯控制器的再一種示意性的實(shí)施方式中，可編程邏輯控制器為technologycpu。technologycpu在業(yè)界得到廣泛認(rèn)可和接受，組態(tài)、編程和調(diào)試控制系統(tǒng)會(huì)很方便。

本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了基于plc的運(yùn)動(dòng)控制方法，用于控制一機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，包括：

建立一模型數(shù)據(jù)庫(kù)，模型數(shù)據(jù)庫(kù)包括一對(duì)應(yīng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的笛卡爾2d模型，笛卡爾2d模型包括：一x軸、一y軸和機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的一工具中心點(diǎn)；

組態(tài)一路徑對(duì)象，包括：

將笛卡爾2d模型指定為路徑對(duì)象的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，工具中心點(diǎn)能夠在x軸和y軸定義的x-y平面內(nèi)沿一路徑運(yùn)動(dòng)，和

差補(bǔ)計(jì)算路徑的x軸坐標(biāo)值和與x軸坐標(biāo)值相映射的y軸坐標(biāo)值；

將一r軸組態(tài)為x軸或y軸的同步軸；和

將x軸或y軸與r軸組態(tài)為凸輪盤關(guān)系，并根據(jù)凸輪盤關(guān)系計(jì)算與x軸坐標(biāo)值或y軸坐標(biāo)值相映射的r軸坐標(biāo)值。

在基于plc的運(yùn)動(dòng)控制方法的一種示意性的實(shí)施方式中，還包括：

輸出x軸坐標(biāo)值；

輸出y軸坐標(biāo)值；和

輸出r軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)值。

附圖說明

下文將以明確易懂的方式通過對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的說明并結(jié)合附圖來對(duì)本發(fā)明上述特性、技術(shù)特征、優(yōu)點(diǎn)及其實(shí)現(xiàn)方式予以進(jìn)一步說明，其中：

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的激光切割機(jī)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的激光切割工藝流程示意圖；

圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的笛卡爾2d模型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的凸輪盤數(shù)據(jù)示意圖；

圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的可編程邏輯控制器的結(jié)構(gòu)框圖；

圖6是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式提供的基于plc的運(yùn)動(dòng)控制方法流程圖。

標(biāo)號(hào)說明：

10可編程邏輯控制器

11模型數(shù)據(jù)庫(kù)

12路徑對(duì)象組態(tài)模塊

121模型指定單元

122差補(bǔ)運(yùn)算單元

13同步對(duì)象組態(tài)模塊

14凸輪盤對(duì)象組態(tài)模塊

15第一輸出單元

16第二輸出單元

17第三輸出單元

18路徑運(yùn)動(dòng)控制模塊

19凸輪同步運(yùn)動(dòng)控制模塊

20接口模塊

31、32、33伺服驅(qū)動(dòng)器

41、42、43馬達(dá)

50機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

60激光發(fā)射裝置

70原料玻璃

701直邊

702圓弧邊

80激光切割點(diǎn)

90笛卡爾2d模型

t工具中心點(diǎn)

p圓弧邊的圓心

具體實(shí)施方式

為了對(duì)發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式，在各圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部分。

下面討論的各圖以及被用來描述在該專利文檔中的本公開的原理的各種實(shí)施例僅以說明的方式并且無論如何不應(yīng)該被解釋成限制本公開的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，可以在任何適當(dāng)布置的設(shè)備中實(shí)施本公開的原理。將參考示例性非限制實(shí)施例來描述本申請(qǐng)的各種創(chuàng)新教導(dǎo)。

在本文中，“示意性”表示“充當(dāng)實(shí)例、例子或說明”，不應(yīng)將在本文中被描述為“示意性”的任何圖示、實(shí)施方式解釋為一種更優(yōu)選的或更具優(yōu)點(diǎn)的技術(shù)方案。

為使圖面簡(jiǎn)潔，各圖中只示意性地表示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分，它們并不代表其作為產(chǎn)品的實(shí)際結(jié)構(gòu)。另外，以使圖面簡(jiǎn)潔便于理解，在有些圖中具有相同結(jié)構(gòu)或功能的部件，僅示意性地示出了其中的一個(gè)，或僅標(biāo)出了其中的一個(gè)。

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的激光切割機(jī)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)示意圖。從圖1中可以看出，該激光切割機(jī)系統(tǒng)包括：一可編程邏輯控制器(programmablelogicalcontroller，簡(jiǎn)稱plc)10，一接口模塊20，三個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器31、32和33，三個(gè)馬達(dá)41、42、43，機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(即工作臺(tái))50和激光發(fā)射裝置60。在一個(gè)示意性的實(shí)施方式中，可編程邏輯控制器10采用西門子生產(chǎn)的simatictechnologycpu(簡(jiǎn)稱t-cpu)。t-cpu是一款符合plcopen運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)規(guī)范的運(yùn)動(dòng)控制型plc。可編程邏輯控制器10為機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(即工作臺(tái))50的運(yùn)動(dòng)提供控制信號(hào)，是運(yùn)動(dòng)控制的核心部件。可編程邏輯控制器10輸出的控制信號(hào)通過接口模塊20傳輸給三個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器31、32和33。在一個(gè)示意性的實(shí)施方式中，接口模塊20采用im174。im174可用來連接通用的驅(qū)動(dòng)器。t-cpu與im174采用profibusirt(等時(shí)同步實(shí)時(shí))上的profidrive行規(guī)協(xié)議進(jìn)行通信，可提供優(yōu)化的控制性能，以及確定的和一致性的輸入輸出數(shù)據(jù)的傳輸。在一個(gè)示意性的實(shí)施方式中，接口模塊20被省去，三個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器31、32和33采用西門子公司生產(chǎn)的sinamicss系列伺服驅(qū)動(dòng)器，可編程邏輯控制器10直接將控制信號(hào)傳輸給sinamicss系列伺服驅(qū)動(dòng)器。三個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器31、32和33分別一一對(duì)應(yīng)地連接三個(gè)馬達(dá)41、42、43。馬達(dá)41帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(即工作臺(tái))50在x方向上移動(dòng)，馬達(dá)42帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(即工作臺(tái))50在y方向上移動(dòng)， 馬達(dá)43帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(即工作臺(tái))50繞著其自身的旋轉(zhuǎn)軸r旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸r垂直于x-y平面并穿過機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(即工作臺(tái))50的中心。旋轉(zhuǎn)軸r在x-y平面的垂直投影點(diǎn)稱之為工具中心點(diǎn)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(即工作臺(tái))50在x-y平面內(nèi)的移動(dòng)可等效為工具中心點(diǎn)在x-y平面內(nèi)的移動(dòng)。激光發(fā)射裝置60相對(duì)于整個(gè)光切割機(jī)系統(tǒng)而言是靜止不動(dòng)的，機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(即工作臺(tái))50相對(duì)激光發(fā)射裝置60運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)位于機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(即工作臺(tái))50上的原料玻璃70相對(duì)激光發(fā)射裝置60運(yùn)動(dòng)，從而使得原料玻璃70被激光切割。圖1中以激光切割機(jī)為例，但并不以此為限。

圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的激光切割工藝流程示意圖。圖2中以將原料玻璃切割出一個(gè)直邊和與該直邊連接的圓弧邊為例。從圖2中可以看出，機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(即工作臺(tái))50的工具中心點(diǎn)t在x-y平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡為：位置a→位置b→位置c→位置d(簡(jiǎn)稱路徑abcd)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(即工作臺(tái))50在位置a→位置b→位置c的過程中僅僅是移動(dòng)，沒有轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(即工作臺(tái))50在位置c→位置d的過程中移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行并相互協(xié)同。位置a是初始位置，位置b是加工起始位置。原料玻璃70在從位置a運(yùn)動(dòng)到位置b的過程中，未被切割。圖2中以原料玻璃70是矩形為例，但并不以此為限，在其他實(shí)施例中，原料玻璃70可以是任意形狀。原料玻璃70在從位置b運(yùn)動(dòng)到位置c的過程中，經(jīng)過激光切割點(diǎn)80被切割出一直邊701。原料玻璃70在從位置c運(yùn)動(dòng)到位置d的過程中，被切割出一圓弧邊702。圖2所示的實(shí)施例中工具中心點(diǎn)t為目標(biāo)玻璃面板的幾何中心點(diǎn)。從圖2中看可以看出，機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(即工作臺(tái))50和原料玻璃70在x-y平面內(nèi)的移動(dòng)(非轉(zhuǎn)動(dòng))等效為工具中心點(diǎn)t在x-y平面內(nèi)的移動(dòng)。

從上述圖1和圖2中可以看出機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(即工作臺(tái))50在可編程邏輯控制器10的控制下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)原料玻璃70被切割。圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的可編程邏輯控制器的結(jié)構(gòu)框圖。從圖5中可以看出，該可編程邏輯控制器10包括：

一模型數(shù)據(jù)庫(kù)11，其包括一對(duì)應(yīng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50的笛卡爾2d模型90(如圖3所示)，其包括：一x軸、一y軸和機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50的一工具中心點(diǎn)t；

一路徑對(duì)象組態(tài)模塊12，用于組態(tài)一路徑對(duì)象，其包括：

一模型指定單元121，用于將笛卡爾2d模型90指定為路徑對(duì)象的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，工具中心點(diǎn)t能夠在x軸和y軸定義的x-y平面內(nèi)沿一路徑運(yùn)動(dòng)，和

一差補(bǔ)運(yùn)算單元122，用于差補(bǔ)計(jì)算路徑的x軸坐標(biāo)值x和與x軸坐標(biāo)值x相映射的y軸坐標(biāo)值y；

一同步對(duì)象組態(tài)模塊13，用于將一r軸組態(tài)為x軸或y軸的同步軸；和

一凸輪盤對(duì)象組態(tài)模塊14，用于將x軸或y軸與r軸組態(tài)為凸輪盤關(guān)系，并根據(jù)凸 輪盤關(guān)系計(jì)算與x軸坐標(biāo)值x或y軸坐標(biāo)值y相映射的r軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)值β。

結(jié)合圖1、圖2、圖5和圖3，可編程邏輯控制器10一方面要控制電機(jī)41、42使得機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(即工作臺(tái))50在x-y平面內(nèi)移動(dòng)(包括直線移動(dòng)和曲線移動(dòng))，另一方面要控制電機(jī)43使得機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(即工作臺(tái))50在繞著r軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(即工作臺(tái))50需要在x-y平面內(nèi)移動(dòng)的同時(shí)繞著r軸旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)用戶的特定工藝需求，例如加工具有圓弧形的玻璃面板。x軸和y軸又被稱為路徑軸。r軸又被成為同步軸。

可編程邏輯控制器10為了實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)41、42使得機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(即工作臺(tái))50在x-y平面內(nèi)移動(dòng)(包括直線移動(dòng)和曲線移動(dòng))，首先需要在可編程邏輯控制器10內(nèi)建立模型數(shù)據(jù)庫(kù)11，其包括對(duì)應(yīng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50的笛卡爾2d模型90。然后路徑對(duì)象組態(tài)模塊12組態(tài)一路徑對(duì)象，這樣可編程邏輯控制器10就能夠根據(jù)該路徑對(duì)象設(shè)定的路徑產(chǎn)生對(duì)應(yīng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50沿著該路徑移動(dòng)的控制信號(hào)。路徑對(duì)象的組態(tài)包括兩步。第一步先將笛卡爾2d模型90指定為路徑對(duì)象的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，這樣可編程邏輯控制器10才能夠?qū)⒌芽?d模型90與圖1中的機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50在x-y平面內(nèi)移動(dòng)相關(guān)聯(lián)。笛卡爾2d模型90內(nèi)的工具中心點(diǎn)t在x-y平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)模擬了機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50在x-y平面的移動(dòng)。該路徑為x-y平面內(nèi)的路徑，可以是直線，也可以是曲線?？删幊踢壿嬁刂破?0根據(jù)笛卡爾2d模型90產(chǎn)生與機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50在x-y平面內(nèi)移動(dòng)相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)。第二步根據(jù)具體的工藝需求，設(shè)定路徑的具體值，也就是設(shè)定x軸坐標(biāo)值x，以及與該x軸坐標(biāo)值x映射的y軸坐標(biāo)值y。在一個(gè)示意性的實(shí)施方式中，x軸坐標(biāo)值x和y軸坐標(biāo)值y包括一取值范圍內(nèi)的多個(gè)采樣點(diǎn)。x軸坐標(biāo)值x與y軸坐標(biāo)值y是一一對(duì)應(yīng)的，可編程邏輯控制器10將x軸坐標(biāo)值x傳輸給伺服驅(qū)動(dòng)器31，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電機(jī)41使得機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50在x方向運(yùn)動(dòng)；同步地可編程邏輯控制器10將y軸坐標(biāo)值y、傳輸給伺服驅(qū)動(dòng)器32，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電機(jī)42使得機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50在y方向移動(dòng)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50在x方向和y方向的移動(dòng)是協(xié)同的，其在x-y平面的移動(dòng)軌跡與可編程邏輯控制器10中路徑對(duì)象中設(shè)定的路徑一致。

具體地說，如圖2所示，機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50在x-y平面內(nèi)的移動(dòng)路徑(等同于工具中心點(diǎn)t在x-y平面內(nèi)的移動(dòng)路徑)為位置a→位置b→位置c→位置d?？删幊踢壿嬁刂破?0的差補(bǔ)運(yùn)算單元122在該路徑內(nèi)每單位距離取一采樣點(diǎn)，得到所有采樣點(diǎn)的x軸坐標(biāo)值x和y軸坐標(biāo)值y。在一個(gè)示意性的實(shí)施方式中，可編程邏輯控制器10還包括：一第一輸出單元15，用于輸出x軸坐標(biāo)值x；和一第二輸出單元16，用于輸出y軸坐標(biāo)值y。

可編程邏輯控制器10不能根據(jù)笛卡爾2d模型90產(chǎn)生與機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50繞著r軸旋轉(zhuǎn)相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)。當(dāng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50在x-y平面內(nèi)的移動(dòng)的同時(shí)繞著r軸旋轉(zhuǎn)，可 編程邏輯控制器10建立一與x軸或y軸具有預(yù)定同步關(guān)系的r軸。具體的，同步對(duì)象組態(tài)模塊13將一r軸組態(tài)為x軸或y軸的同步軸。這里的r軸與圖1中機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50的r軸對(duì)應(yīng)。凸輪盤對(duì)象組態(tài)模塊14將x軸或y軸與r軸組態(tài)為凸輪盤關(guān)系，并根據(jù)該凸輪盤關(guān)系計(jì)算與x軸坐標(biāo)值x或y軸坐標(biāo)值y相映射的r軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)值β。r軸與x軸或y軸為凸輪盤關(guān)系正確模擬了實(shí)際的機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50在x-y平面內(nèi)的移動(dòng)的同時(shí)繞著r軸旋轉(zhuǎn)。以r軸與x軸凸輪同步為例，r軸與x軸的具體的凸輪盤關(guān)系為r軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)值β與x軸坐標(biāo)值x之間的具體映射關(guān)系：β＝f(x)。這里r軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)值的含義是機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50繞r軸旋轉(zhuǎn)的角度。r軸與x軸的具體的凸輪盤關(guān)系可以根據(jù)用戶的實(shí)際工藝需求定義，通用性好。

具體地說，如圖2所示，機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50在x-y平面內(nèi)的移動(dòng)路徑為位置a→位置b→位置c的過程中僅僅是平移，沒有旋轉(zhuǎn)；對(duì)應(yīng)地r軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)值β為0。機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50從位置c到位置d的過程中，為了實(shí)現(xiàn)玻璃面板的圓弧倒角，機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50在x-y平面內(nèi)移動(dòng)1/4圓弧的同時(shí)還繞著r軸旋轉(zhuǎn)90度。x軸、y軸和r軸使工具中心點(diǎn)t沿著一個(gè)1/4圓弧運(yùn)動(dòng)從位置c到它的下一個(gè)位置d，這等效于工具中心點(diǎn)t圍繞一個(gè)p點(diǎn)進(jìn)行90°的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，同時(shí)整個(gè)原料玻璃面板旋轉(zhuǎn)90°，以準(zhǔn)備下一長(zhǎng)邊或?qū)掃叺那懈?。從位置c到位置d的過程中平移和轉(zhuǎn)動(dòng)協(xié)同工作，使得圓弧邊702的圓心p的坐標(biāo)保持不變。也就是說，機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50繞r軸旋轉(zhuǎn)的角度β與工具中心點(diǎn)t繞p點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的角度(α-α0)相同，α為線段pt與x軸的夾角，α0為線段pc與x軸的夾角。由于要求目標(biāo)玻璃面板的規(guī)格尺寸可根據(jù)實(shí)際需求定義，所以p點(diǎn)的位置依賴于目標(biāo)玻璃面板的長(zhǎng)度、寬度和圓弧倒角的半徑。工具中心點(diǎn)t在cd圓弧線上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)為(x,y,β)，x為工具中心點(diǎn)t在x軸的坐標(biāo)值(即x軸坐標(biāo)值)，y為工具中心點(diǎn)t在y軸的坐標(biāo)值(即y軸坐標(biāo)值)，β為機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50繞r軸旋轉(zhuǎn)的角度。y軸坐標(biāo)值y與x軸坐標(biāo)值x之間的映射關(guān)系為：pt為工具中心點(diǎn)t與圓心p之間的距離，l為目標(biāo)玻璃面板的長(zhǎng)度，w為目標(biāo)玻璃面板寬度，r為圓弧邊702的半徑。目標(biāo)玻璃面板的長(zhǎng)度l、寬度w、圓弧邊702的長(zhǎng)度和半徑r均根據(jù)工藝要求在加工之前進(jìn)行定義。r軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)值β與x軸坐標(biāo)值x之間的映射關(guān)系為：β＝α-α0＝π-arccos(x/pt)-α0,α∈[α0,α0+π/2]?？删幊踢壿嬁刂破?0的凸輪盤對(duì)象組態(tài)模塊14得到對(duì)應(yīng)所有采樣點(diǎn)的x軸坐標(biāo)值x的r軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)值β。在一個(gè)示意性的實(shí)施方式中，凸輪盤數(shù)據(jù)(采樣點(diǎn))即(x軸坐標(biāo)值x和r軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)值β的關(guān)系)可在t-cpu的step7程序中計(jì)算，并通過工藝指令動(dòng)態(tài)地寫入到 t-cpu的工藝處理器中，如圖4所示。

在一個(gè)示意性的實(shí)施方式中，可編程邏輯控制器10還包括：一第三輸出單元17，用于輸出r軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)值β?？删幊踢壿嬁刂破?0將r軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)值β傳輸給伺服驅(qū)動(dòng)器33，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電機(jī)43使得機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50繞著r軸旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50繞著r軸旋轉(zhuǎn)與在x-y平面內(nèi)的移動(dòng)的協(xié)同作用。這樣在機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50執(zhí)行完的位置a→位置b→位置c→位置d的路徑的各段運(yùn)動(dòng)(包括移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng))后，目標(biāo)玻璃面板的各邊(長(zhǎng)、寬)以及倒角在它經(jīng)過激光切割點(diǎn)80時(shí)成形。

綜上，由于p點(diǎn)不是工具中心點(diǎn)，機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50的旋轉(zhuǎn)無法繞p點(diǎn)而只能繞工具中心點(diǎn)t進(jìn)行，所以原料玻璃面板的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作必須通過x軸、y軸和r軸的協(xié)作運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)?？蓱?yīng)用t-cpu的路徑功能實(shí)現(xiàn)工具中心點(diǎn)t以p點(diǎn)為圓心的1/4圓周運(yùn)動(dòng)(注意：僅t點(diǎn))。而要使整個(gè)玻璃面板旋轉(zhuǎn)90°，必須同時(shí)應(yīng)用t-cpu的凸輪同步功能使r軸的動(dòng)態(tài)位置與x軸或y軸的動(dòng)態(tài)位置保持一定的同步關(guān)系。本發(fā)明的實(shí)施例中，由plc控制的指定的順序運(yùn)動(dòng)的方案不僅提高了控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和確定性性能，而且由于simaticplc和plcopen規(guī)范在業(yè)界得到廣泛認(rèn)可和接受，對(duì)于從事工程工作的工程師來說，組態(tài)、編程和調(diào)試控制系統(tǒng)會(huì)很方便。這樣，更短的切割機(jī)上市時(shí)間也得到了保證。

在一個(gè)示意性的實(shí)施方式中，可編程邏輯控制器10還包括：一路徑運(yùn)動(dòng)控制模塊18，用于控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50的工具中心點(diǎn)t沿著路徑勻速運(yùn)動(dòng)；和一凸輪同步運(yùn)動(dòng)控制模塊19，用于控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50繞r軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50在路徑的各段運(yùn)行的線速度必須保持一致，以保證玻璃的均勻受熱。需要說明的是，這里的“勻速”的概念并非指速度絕對(duì)不變，在實(shí)際工藝過程中，機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50的工具中心點(diǎn)t沿著路徑運(yùn)動(dòng)的速度是有變化的，例如從起點(diǎn)開始加速，中間保持速度不變，臨近終點(diǎn)減速，但速度的變化范圍在工藝允許的范圍內(nèi)，機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50的工具中心點(diǎn)t在路徑內(nèi)的運(yùn)動(dòng)整體近似為速度不變，即勻速。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了基于plc的運(yùn)動(dòng)控制方法，用于控制一機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。圖6是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式提供的基于plc的運(yùn)動(dòng)控制方法流程圖。從圖6中可以看出，該方法包括：

s10、建立一模型數(shù)據(jù)庫(kù)11，模型數(shù)據(jù)庫(kù)11包括一對(duì)應(yīng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50的笛卡爾2d模型90，笛卡爾2d模型90包括：一x軸、一y軸和機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)50的一工具中心點(diǎn)t；

s20、組態(tài)一路徑對(duì)象，包括：

s21、將笛卡爾2d模型90指定為路徑對(duì)象的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，工具中心點(diǎn)t能夠在x軸和y軸定義的x-y平面內(nèi)沿一路徑運(yùn)動(dòng)，和

s22、差補(bǔ)計(jì)算路徑的x軸坐標(biāo)值x和與x軸坐標(biāo)值x相映射的y軸坐標(biāo)值y；

s30、將一r軸組態(tài)為x軸或y軸的同步軸；和

s40、將x軸或y軸與r軸組態(tài)為凸輪盤關(guān)系，并根據(jù)凸輪盤關(guān)系計(jì)算與x軸坐標(biāo)值x或y軸坐標(biāo)值y相映射的r軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)值β。

在一個(gè)示意性的實(shí)施方式中，該方法還包括：

s50、輸出x軸坐標(biāo)值x；輸出y軸坐標(biāo)值y；和輸出r軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)值β。

應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書是按照各個(gè)實(shí)施方式描述的，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施例的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施例或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。