運(yùn)行運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的方法和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和方法執(zhí)行程序的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的方法。此外，本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行該方法的裝置、即一種根據(jù)該方法工作的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，以及一種用于執(zhí)行該方法的計(jì)算機(jī)程序和一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品、即其上存儲(chǔ)了這種計(jì)算機(jī)程序的數(shù)據(jù)載體和類(lèi)似產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)(在專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)中通常稱(chēng)為Mot1n Control System)在此并且以下應(yīng)該理解為用于協(xié)調(diào)地控制和/或監(jiān)控軸、例如生產(chǎn)型機(jī)床或加工機(jī)床(機(jī)器)的軸的裝置。如果耦合了多個(gè)軸，那么這也稱(chēng)為電子同步連接或者簡(jiǎn)稱(chēng)為同步連接。每個(gè)實(shí)現(xiàn)了材料的運(yùn)輸、檢驗(yàn)、以及加工或處理的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用都應(yīng)考慮作為所述機(jī)器。
[0003]在此類(lèi)機(jī)器中，通常通過(guò)同步連接或通過(guò)其他的引導(dǎo)值(位置和時(shí)間)形成軸的額定值。
[0004]為此，上述類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)提供了特殊的功能、例如所謂的電子凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(VDI2143)，其中通過(guò)所謂的凸輪盤(pán)定義了在引導(dǎo)值和從屬值之間的通常非線(xiàn)性的關(guān)系。在此，還存在以下可能性，這種電子凸輪盤(pán)以及類(lèi)似部件通過(guò)其從屬值范圍(縱坐標(biāo))和引導(dǎo)值范圍(橫坐標(biāo))來(lái)標(biāo)定。然而在此涉及線(xiàn)性的標(biāo)定。但是，當(dāng)凸輪盤(pán)的從屬值不變并且因此存在從軸時(shí)，在需要(:2連續(xù)性時(shí)，基于所產(chǎn)生的在導(dǎo)數(shù)中的不連續(xù)性?xún)H僅在所謂的間歇區(qū)域中能夠使用線(xiàn)性的逐段的標(biāo)定(VDI2143)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的在于，給出一種標(biāo)定相應(yīng)的從屬值區(qū)域和引導(dǎo)值區(qū)域的改進(jìn)的可行性。應(yīng)用情形是在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)同步和凸輪同步時(shí)預(yù)定偏移角、壓力標(biāo)記校準(zhǔn)或者調(diào)整多軸的同步運(yùn)動(dòng)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，該目的利用權(quán)利要求1的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此，在用于運(yùn)行運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、特別是用于協(xié)調(diào)地控制和/或監(jiān)控至少一個(gè)引導(dǎo)值和從屬值的方法中提出，為了逐段地標(biāo)定運(yùn)動(dòng)軌跡而使用C2連續(xù)函數(shù)作為標(biāo)定函數(shù)。借助這種標(biāo)定函數(shù)來(lái)標(biāo)定的目的在于，通過(guò)標(biāo)定不影響同步連接中現(xiàn)有的C2連續(xù)性。
[0007]上述目的同樣通過(guò)用于執(zhí)行該方法的裝置、即根據(jù)該方法工作的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此提出，該裝置或運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括用于執(zhí)行該方法的工具。
[0008]特別地，考慮用于執(zhí)行該方法和其中包括的方法步驟的計(jì)算機(jī)程序作為這種工具。因此，本發(fā)明一方面還是一種具有能夠由計(jì)算機(jī)、即運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和其包括的處理單元來(lái)實(shí)施的程序編碼指令的計(jì)算機(jī)程序，并且另一方面是具有這種計(jì)算機(jī)程序的存儲(chǔ)介質(zhì)、即具有程序編碼工具的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，以及最后是一種具有存儲(chǔ)器的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，所述這種計(jì)算機(jī)程序作為用于執(zhí)行該方法和其設(shè)計(jì)方案的工具加載或者能夠加載到存儲(chǔ)器中。
[0009]在此，本發(fā)明由以下認(rèn)知出發(fā)，即通過(guò)借助所謂的貝塞爾曲線(xiàn)(Bezierspline)、更確切地說(shuō)借助4階貝塞爾曲線(xiàn)定義標(biāo)定區(qū)域的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)。通過(guò)加權(quán)點(diǎn)(加權(quán))預(yù)定貝塞爾曲線(xiàn)的斜率和曲率。加權(quán)點(diǎn)根據(jù)公知的樣條算法(Spline Algorithmen)(例如:Numerik-AIgorithmen 數(shù)字算法，Springer 出版 ISBN3-540-62669-7)來(lái)算出。通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇加權(quán)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了具有均勻的曲率分布的貝塞爾曲線(xiàn)的單調(diào)變化。
[0010]相應(yīng)地，本方法的一種實(shí)施方式的特征在于，算出多邊形的加權(quán)點(diǎn)，所述多邊形圍成了 C2連續(xù)函數(shù)并且確定其變化走向，加權(quán)點(diǎn)確保了 C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)的單調(diào)變化走向和沿著C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)的均勻的曲率分布。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，基于標(biāo)定函數(shù)的C2連續(xù)性，同步連接的凸輪盤(pán)的變化能夠與同步連接在全部的引導(dǎo)和從屬區(qū)域中的傳遞函數(shù)無(wú)關(guān)地逐段地C2連續(xù)地延伸或壓縮。
[0012]對(duì)于在此所提出的用于逐段地延伸或壓縮在同步連接中協(xié)調(diào)了的軸(局部非線(xiàn)性的標(biāo)定)的可能性的應(yīng)用領(lǐng)域是偏移角的預(yù)定、壓力標(biāo)記校準(zhǔn)和多軸的同步運(yùn)動(dòng)。
[0013]具體的實(shí)例涉及在持續(xù)運(yùn)行的機(jī)器中的質(zhì)量保證和在該處對(duì)在第一軸(Master主軸)和第二軸(Slave從軸)之間的偏移角的預(yù)定。在此，通過(guò)一種機(jī)制檢查持續(xù)運(yùn)行過(guò)程的每個(gè)第η個(gè)產(chǎn)品。質(zhì)量保證的位置應(yīng)該根據(jù)能預(yù)定的產(chǎn)品數(shù)量來(lái)更換。這例如能通過(guò)對(duì)重疊的偏置的預(yù)定來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，如果該偏置由于重疊的定位而移位，那么這導(dǎo)致了以下缺點(diǎn)，即在補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)的時(shí)間點(diǎn)在主軸和從軸之間不存在固定耦合。如果在該時(shí)間點(diǎn)停止主軸(例如由于緊急制動(dòng))，那么這能夠?qū)е聫妮S反向地運(yùn)行。然而這在許多機(jī)器中是不可靠的。該實(shí)例在具體說(shuō)明部分繼續(xù)詳細(xì)地說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0014]下面根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。彼此相對(duì)應(yīng)的對(duì)象或元件在所有附圖中配有相同的參考標(biāo)號(hào)。
[0015]其示出:
[0016]圖1是生產(chǎn)型機(jī)床，其考慮用于根據(jù)如在此所述的方法的控制，并且為此具有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，
[0017]圖2是對(duì)根據(jù)圖1的實(shí)施例記錄的曲線(xiàn)的變化，
[0018]圖3是線(xiàn)性的標(biāo)定函數(shù)，
[0019]圖4是在此提出的類(lèi)型的標(biāo)定函數(shù)、即C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)，
[0020]圖5是與圖2類(lèi)似的，在使用C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)時(shí)記錄的曲線(xiàn)的變化，和
[0021]圖6是具有應(yīng)用用于實(shí)現(xiàn)在此提出的標(biāo)定的功能的可能地點(diǎn)的方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1以示意的簡(jiǎn)化形式示出了用于填充瓶12的生產(chǎn)型機(jī)床10，以作為加工機(jī)床或機(jī)床10的實(shí)例。當(dāng)然，在此提出的方案考慮用于不同類(lèi)型的生產(chǎn)型機(jī)床10并且不以各種形式局限于下面所述的實(shí)施例。
[0023]在圖1中示出的生產(chǎn)型機(jī)床10包括輸送帶14，待填充的瓶12位于輸送帶上。利用輸送帶14將瓶12傳送給填充裝置16，其在填充瓶12時(shí)部分同步地與輸送帶14 一起運(yùn)動(dòng)。為此，生產(chǎn)型機(jī)床10包括驅(qū)動(dòng)裝置、即對(duì)于輸送帶14的至少一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)裝置18和用于移動(dòng)填充裝置16的第二驅(qū)動(dòng)裝置20。為了控制質(zhì)量，設(shè)置照相機(jī)22或類(lèi)似裝置。照相機(jī)22利用自有的驅(qū)動(dòng)裝置、在此為第三驅(qū)動(dòng)裝置24，至少時(shí)間上同步地與瓶12 —起在輸送帶14上運(yùn)動(dòng)，以便獲取相應(yīng)瓶12的圖像。在質(zhì)量控制的范疇中，不必檢查每個(gè)單個(gè)的瓶12，而是當(dāng)借助照相機(jī)22對(duì)每個(gè)第η個(gè)瓶獲取圖像時(shí)，該圖像以對(duì)于質(zhì)量控制為公知的方式和方法來(lái)分析，就足夠了。
[0024]輸送帶14的位置確定了填充裝置16的位置和照相機(jī)22的位置。因此，輸送帶14根據(jù)常用的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)而稱(chēng)為主裝置(Master)。相應(yīng)地，填充裝置16和照相機(jī)22是從裝置(Slaves)，因?yàn)槠溥\(yùn)動(dòng)或位置與主裝置(輸送帶14)的運(yùn)動(dòng)/位置相關(guān)。主裝置和從裝置的稱(chēng)謂下面也用于相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置18，20，24。生產(chǎn)型機(jī)床10的主裝置和所述或每個(gè)從裝置代表了生產(chǎn)型機(jī)床10的通常也稱(chēng)為軸線(xiàn)的自由度。
[0025]為了控制和監(jiān)控生產(chǎn)型機(jī)床10，以公知的方式和方法設(shè)置運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)26。該系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器28和至少一個(gè)微處理器形式或類(lèi)型的處理單元30。作為控制程序32起作用的計(jì)算機(jī)程序加載到存儲(chǔ)器28中，計(jì)算機(jī)程序在運(yùn)行運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)26時(shí)通過(guò)相應(yīng)的處理單元30來(lái)實(shí)施。為此，控制程序32包括一個(gè)或多個(gè)控制算法34的軟件執(zhí)行，以用于操控驅(qū)動(dòng)裝置18，20，24。在控制程序32的控制下，在此通過(guò)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)單元36輸出用于操控相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置18，20，24的輸出信號(hào)38。
[0026]圖2中的視圖對(duì)于該實(shí)例示出了各個(gè)特征曲線(xiàn)的變化走向。最上方的曲線(xiàn)50示出了主裝置的位置變化走向和規(guī)律地重復(fù)的主裝置周期。這種主裝置周期涉及例如確定數(shù)量的瓶12，該瓶在相應(yīng)的主裝置周期中例如朝向填充裝置16運(yùn)動(dòng)，并且涉及在通過(guò)填充裝置16來(lái)填充的期間的瓶12的運(yùn)動(dòng)。在主裝置周期下方示出第二曲線(xiàn)51，第二曲線(xiàn)闡釋了，主裝置周期能夠分成各個(gè)部段。因此，第二曲線(xiàn)51示出了主裝置的劃分到瓶間距的位置變化走向。以這種方式例如能夠檢測(cè)各個(gè)瓶12的運(yùn)動(dòng)和位置。
[0027]在其下方，以從上方觀(guān)察的第三曲線(xiàn)52示例地示出從裝置的與主裝置周期相關(guān)的運(yùn)動(dòng)，并且在此說(shuō)明的運(yùn)動(dòng)是圖1中所述的照相機(jī)22的運(yùn)動(dòng)、即第三軸的位置變化走向。圖2中的該曲線(xiàn)圖示的(從左向右看)第一個(gè)三分之一示出了一種狀態(tài)，其中，從裝置在主裝置周期中首先以恒定的速度運(yùn)動(dòng)，以便以這種方式在確定的時(shí)間點(diǎn)到達(dá)相對(duì)于在輸送帶14上運(yùn)動(dòng)的瓶12的適當(dāng)?shù)南鄬?duì)位置，從而能夠獲取瓶的照相機(jī)圖像。然后，從裝置(照相機(jī)22)移動(dòng)到其出發(fā)位置并且在下一個(gè)主裝置周期中進(jìn)行從裝置(照相機(jī)22)的相同的運(yùn)動(dòng)。
[0028]在圖示的中間三分之一中，示出一種狀態(tài)，如所發(fā)生的，當(dāng)在持續(xù)運(yùn)行的主裝置周期內(nèi)改變?cè)谥餮b置(輸送帶14)和從裝置(照相機(jī)22)之間的偏移或偏置，以便例如為了質(zhì)量控制不是檢查在主裝置周期內(nèi)運(yùn)動(dòng)的一組瓶12中的每個(gè)第六瓶12，而是在同一組中檢查每個(gè)第七瓶12。因此，在主裝置周期內(nèi)必須標(biāo)定從裝置的運(yùn)動(dòng)，以便達(dá)到此時(shí)在瓶組中的相關(guān)瓶12的位置，并且在獲取照相機(jī)圖像期間執(zhí)行與輸送帶14的運(yùn)動(dòng)同步的運(yùn)動(dòng)。也就是說(shuō)，標(biāo)定的區(qū)域(標(biāo)定區(qū)域)位于上述圖示的