中間三分之一中，為了在圖示中突出強(qiáng)調(diào)，標(biāo)定區(qū)域一方面通過以55標(biāo)出的、代表標(biāo)定區(qū)域的起始的垂直線，并且通過另一個(gè)以56標(biāo)出的、代表標(biāo)定區(qū)域的結(jié)束的垂直線來界定。
[0029]然而，在從裝置的運(yùn)動軌跡(第三軸52的位置變化走向)的下方示出的兩個(gè)曲線53，54中、即對于第三軸的速度變化走向的曲線53和對于第三軸的加速度變化走向的曲線54，能夠識別出，線性標(biāo)定導(dǎo)致了速度變化走向中的不連續(xù)性并且在加速度變化走向中產(chǎn)生了脈沖式峰值。這至少施加到相關(guān)的驅(qū)動裝置24并且總體上也施加到生產(chǎn)型機(jī)床10。
[0030]圖3中的視圖示出了線性標(biāo)定的標(biāo)定函數(shù)40。根據(jù)該標(biāo)定函數(shù)40能夠闡述，為什么在線性標(biāo)定時(shí)在軸的標(biāo)定運(yùn)動的速度和加速度中導(dǎo)致了根據(jù)圖2示例性說明的不連續(xù)性。
[0031]在圖3中，在橫坐標(biāo)上繪出了主軸的引導(dǎo)區(qū)域(在圖1中示出的情況中是傳送帶14)。相應(yīng)地，在縱坐標(biāo)上繪出了標(biāo)定的引導(dǎo)值。該引導(dǎo)值作為對于凸輪盤的引導(dǎo)值來使用。標(biāo)定在以“S”示出的起點(diǎn)和以“E”示出的終點(diǎn)之間進(jìn)行，并且在視圖中能夠直接識別出，基于線性標(biāo)定，在兩個(gè)分別以感嘆號(！)標(biāo)記的位置處得到了在標(biāo)定函數(shù)40的導(dǎo)數(shù)中的不連續(xù)性，這導(dǎo)致了在所產(chǎn)生的運(yùn)動軌跡的速度和加速度變化中的不連續(xù)性(見圖2)。
[0032]對于在標(biāo)定區(qū)域、即在起點(diǎn)“S”和終點(diǎn)“E”之間的區(qū)域，之前和之后的區(qū)域以Λ=I和A2=O給出標(biāo)定函數(shù)40的斜率Λ和標(biāo)定函數(shù)40的曲率Λ 2。斜率Λ = I意味著，在這個(gè)區(qū)域中沒有標(biāo)定引導(dǎo)值。曲率Δ2= O意味著，在主裝置和從裝置沿著相應(yīng)的運(yùn)動軌跡運(yùn)動時(shí)，在標(biāo)定函數(shù)40的相應(yīng)部段中，由凸輪盤產(chǎn)生的速度和加速度由于所基于的標(biāo)定函數(shù)沒有發(fā)生改變。
[0033]在下面也稱為不連續(xù)性位置的、從未標(biāo)定區(qū)域到標(biāo)定區(qū)域的和從標(biāo)定區(qū)域到未標(biāo)定區(qū)域的過渡位置處，標(biāo)定函數(shù)40的與線性標(biāo)定相關(guān)的不連續(xù)性導(dǎo)致了標(biāo)定的引導(dǎo)值(在此為凸輪盤的操縱了的引導(dǎo)值)的第一導(dǎo)數(shù)的跳躍式改變、速度的改變并且相應(yīng)地導(dǎo)致了從屬值的第二導(dǎo)數(shù)的沖擊式改變、加速度的改變。
[0034]速度的這種跳躍式改變對于參與運(yùn)行的設(shè)施、即相應(yīng)的驅(qū)動裝置24和后續(xù)機(jī)構(gòu)是不利的，從而由于所產(chǎn)生的不連續(xù)性，至今僅僅在所謂的間歇區(qū)域中能夠進(jìn)行線性的逐段標(biāo)定。因此也就是說，在從裝置不實(shí)施運(yùn)動、即處于靜止?fàn)顟B(tài)中的位置，例如能對數(shù)值區(qū)域進(jìn)行標(biāo)定。該位置稱為間歇位置。
[0035]為了避免這種不連續(xù)性和隨之而來的跳躍式的速度變化走向以及沖擊式的加速度變化走向，根據(jù)在此介紹的方案提出，待標(biāo)定的區(qū)域借助單調(diào)的且C2連續(xù)的函數(shù)延伸或壓縮。在此，C2連續(xù)函數(shù)是如下的函數(shù)，其第一和第二導(dǎo)數(shù)是連續(xù)的。由于C2連續(xù)性，所產(chǎn)生的標(biāo)定部段能夠加速度連續(xù)地耦合到在利用這種標(biāo)定函數(shù)42標(biāo)定之后所產(chǎn)生的運(yùn)動的在標(biāo)定區(qū)域上游和下游的部段處，并且在所產(chǎn)生的運(yùn)動中加速度連續(xù)地耦合。加速度連續(xù)的能耦合性和加速度連續(xù)的耦合意味著，在從未標(biāo)定區(qū)域到標(biāo)定區(qū)域和之后從標(biāo)定區(qū)域到未標(biāo)定區(qū)域的過渡中，加速度(并且還有所基于的速度)僅僅連續(xù)地且不跳躍式地變化。
[0036]在圖4中示例性示出了能用于凸輪盤的這種標(biāo)定的標(biāo)定函數(shù)42。圖4中的視圖以圖3中的視圖為基礎(chǔ)，因此參閱該處的實(shí)施方案，并且在標(biāo)定區(qū)域的起點(diǎn)和終點(diǎn)(S，E)之間，與圖3中的線性標(biāo)定不同，此時(shí)示出了利用C2連續(xù)函數(shù)的標(biāo)定?；谶@種利用C2連續(xù)函數(shù)的標(biāo)定，在標(biāo)定區(qū)域的起點(diǎn)(S)中和終點(diǎn)(E)中得出了運(yùn)動軌跡到運(yùn)動軌跡的未標(biāo)定部段處的上述加速度連續(xù)的耦合，并且在起點(diǎn)和終點(diǎn)(S，E)之間，與所基于的標(biāo)定函數(shù)42相同，所產(chǎn)生的運(yùn)動軌跡的標(biāo)定變化走向是連續(xù)的并且在第一和第二導(dǎo)數(shù)中也是連續(xù)的，從而速度和加速度在此也僅僅連續(xù)地且不跳躍式地變化。
[0037]在圖5的視圖中示出了利用C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)42 (圖4)的這種標(biāo)定的結(jié)果，其中特別應(yīng)看到作為對縱坐標(biāo)進(jìn)行了與圖2中的圖示相比不同的標(biāo)定的定性圖的第三軸的加速度變化走向54的圖示。在此，在第二個(gè)完全示出的主裝置周期中、即在示出了標(biāo)定區(qū)域的起點(diǎn)和終點(diǎn)的垂直線55，56之間，進(jìn)行對第三軸、即從軸的運(yùn)動的標(biāo)定。此次，與圖2中示出的標(biāo)定不同的，該標(biāo)定不基于線性的標(biāo)定函數(shù)40 (圖3)，而是基于如圖4中所示的C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)42。與圖2中的視圖相比，識別出在所產(chǎn)生的速度變化走向和加速度變化走向53,54中的區(qū)別。因此，利用C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)42的標(biāo)定避免了在第三軸的速度變化走向53中和在第三軸的加速度變化走向54中的不連續(xù)性。
[0038]在此，4階的貝塞爾曲線作為C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)42的基礎(chǔ)。這種樣條(Splines)及其定義或數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、特別是對相應(yīng)系數(shù)的確定是公知的，從而在此能夠省略相應(yīng)的說明。通過使用同樣公知的樣條算法(Spline Algorithmus)，算出對于預(yù)定所期望的斜率和曲率所必需的加權(quán)點(diǎn)。加權(quán)點(diǎn)如此來選擇，使得獲得了具有均勻的曲率分布的樣條的單調(diào)變化走向。在所示的實(shí)施例中，用于確定這種C2連續(xù)函數(shù)的系數(shù)和加權(quán)點(diǎn)的算法在軟件中執(zhí)行，并且其例如是加載到運(yùn)動控制系統(tǒng)26的存儲器28中的控制程序32的組成部分。
[0039]圖6中的視圖以示意性的簡化方式和方法示出，利用C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)42的C2連續(xù)標(biāo)定不僅能夠應(yīng)用到定義區(qū)域上，而且也能應(yīng)用到分別待標(biāo)定的函數(shù)44的數(shù)值區(qū)域上。在方框圖中，待標(biāo)定的函數(shù)44在中間象征性示出。在此，例如涉及了凸輪盤。所基于的多項(xiàng)式表格例如作為控制算法34以及作為控制算法34的參數(shù)化方案存儲在運(yùn)動控制系統(tǒng)26的存儲器28中。
[0040]關(guān)于這種凸輪盤，能夠C2連續(xù)地標(biāo)定其引導(dǎo)值。為此，在待標(biāo)定的凸輪盤44的輸入側(cè)上示出了標(biāo)定函數(shù)模塊46。標(biāo)定函數(shù)模塊46是在此于軟件中執(zhí)行的用于算出C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)42的功能，標(biāo)定函數(shù)用于相應(yīng)的為標(biāo)定而選擇的區(qū)域(例如參見圖4和該處在起點(diǎn)S和終點(diǎn)E之間的區(qū)域)的逐段非線性標(biāo)定，并且，標(biāo)定函數(shù)模塊因此同樣是加載到運(yùn)動控制系統(tǒng)26的存儲器28中的控制程序32的組成部分。標(biāo)定函數(shù)模塊46實(shí)現(xiàn)了對引導(dǎo)值的借助單調(diào)的C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)42的上述逐段標(biāo)定，從而使待標(biāo)定的區(qū)域延伸或壓縮。附加地或可替換地，C2連續(xù)標(biāo)定還能夠涉及相應(yīng)的待標(biāo)定的曲線44的從屬區(qū)域。在這方面，在圖6中也示出了布置在待標(biāo)定曲線44下游的標(biāo)定函數(shù)模塊48。在凸輪盤44的輸入側(cè)的C2連續(xù)標(biāo)定(標(biāo)定函數(shù)模塊46)引起了對引導(dǎo)值的運(yùn)動信息的標(biāo)定(標(biāo)定了凸輪盤44的橫坐標(biāo))。在凸輪盤44的輸出側(cè)的C2連續(xù)標(biāo)定(標(biāo)定函數(shù)模塊48)引起了對從屬值的運(yùn)動信息的標(biāo)定(標(biāo)定了凸輪盤44的縱坐標(biāo))。
[0041]因此，圖6中的視圖示出了，通過如圖4中所示的C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)42，也就是例如一種利用輸入側(cè)的標(biāo)定函數(shù)模塊46實(shí)現(xiàn)的第一 C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)42，能夠操縱引導(dǎo)值。這個(gè)已操縱的引導(dǎo)值輸送給凸輪盤44。由此產(chǎn)生的運(yùn)動變化走向(未標(biāo)定從裝置)能夠通過利用輸出側(cè)的標(biāo)定函數(shù)模塊48來實(shí)現(xiàn)的第二 C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)42來操縱。然后，由此得出的從屬值能夠例如輸送給第三驅(qū)動裝置24。
[0042]盡管通過實(shí)施例在細(xì)節(jié)上詳細(xì)地說明并描述了本發(fā)明，然而本發(fā)明不局限于公開的實(shí)例，并且在不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠由此推導(dǎo)出其他變體。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于運(yùn)行運(yùn)動控制系統(tǒng)(26)的方法，其中，為了逐段地標(biāo)定運(yùn)動軌跡使用C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)(42)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)樣條算法算出多邊形的頂點(diǎn)，所述多邊形包括所述C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)(42)并且確定了所述C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)的變化走向，所述頂點(diǎn)確保了所述C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)(42)的單調(diào)變化走向和沿著所述C 2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)(42)的均勻的曲率分布。
3.—種具有程序編碼工具的計(jì)算機(jī)程序(32)，用于當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序(32)在運(yùn)動控制系統(tǒng)(26)的控制設(shè)備上實(shí)施時(shí)，執(zhí)行權(quán)利要求1或2所述的所有步驟。
4.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品、特別是數(shù)字存儲介質(zhì)，具有存儲在計(jì)算機(jī)能讀取的數(shù)據(jù)載體上的程序編碼工具，用于當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在運(yùn)動控制系統(tǒng)(26)的控制設(shè)備上實(shí)施時(shí)，執(zhí)行權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的方法。
5.一種具有處理單元(30)和存儲器(28)的運(yùn)動控制系統(tǒng)(26)，根據(jù)權(quán)利要求3所述的計(jì)算機(jī)程序(32)加載到所述存儲器中，所述計(jì)算機(jī)程序在運(yùn)行所述運(yùn)動控制系統(tǒng)(26)時(shí)通過所述處理單元(30)來實(shí)施。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行運(yùn)動控制系統(tǒng)(26)的方法和一種根據(jù)所述方法工作的運(yùn)動控制系統(tǒng)(26)以及一種用于執(zhí)行該方法的計(jì)算機(jī)程序(32)，其中，為了逐段地標(biāo)定運(yùn)動軌跡使用C2連續(xù)標(biāo)定函數(shù)(42)。
【IPC分類】G05B19-18
【公開號】CN104714471
【申請?zhí)枴緾N201410764748
【發(fā)明人】丹尼爾·格韋特, 迪爾克·馬蒂爾, 比約恩·澤林格爾
【申請人】西門子公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2014年12月11日
【公告號】EP2884361A1, US20150168940