机床防碰撞方法及应用其的系统技术方案

本发明专利技术公开一种机床防碰撞方法及应用其的系统，该方法包括：载入多条加工码；模拟对应这些加工码的多个路径轨迹；估计运行这些路径轨迹的多个执行期间；自这些执行期间中选取最短执行期间；判断在最短执行期间内，这些路径轨迹中的任两者的轨迹位置点的间距是否小于安全距离；当第一路径轨迹中的第一轨迹位置点与第二路径轨迹中的第二轨迹位置点的距离小于安全距离时，估计第一刀塔运行至第一轨迹位置点的第一时间点以及第二刀塔运行至第二轨迹位置点的第二时间点；当第一时间点与第二时间点之间的时间差距值低于容忍值时，产生碰撞警告。

Anti-collision Method of Machine Tool and Its Application System

【技术实现步骤摘要】
机床防碰撞方法及应用其的系统
本专利技术涉及一种机床防碰撞方法及应用其的系统。
技术介绍
由于科技的进步，机床的应用越来越多样化，多系统的机床数量也开始成长。多系统的机床例如是指同时采用多个刀塔(turret)的机床。然而，旧有的防碰撞机制大多是针对单一系统(如单一个刀塔)来设计，而未考虑多系统的情况。此外，旧有的防碰撞机制往往是在机床实际执行插值加工或是空跑时进行，然此方式需花费较多的时间成本。
技术实现思路
本专利技术是关于一种机床防碰撞方法及应用其的系统，可利用快速模拟的方式，先检测多个刀塔的路径轨迹之间的距离是否小于安全距离，若是，则进一步计算刀塔运行至可能发生碰撞的轨迹位置点的时间，以评估刀塔间是否会发生碰撞。通过此方式与系统，可以在快速模拟时即对多刀塔的路径轨迹进行碰撞检测，其执行单节的速度远比实际插值或空跑的速度快，进而节省使用者正式加工前的准备时间。根据本专利技术的一实施例，提出一种由处理电路所执行的机床防碰撞方法，包括：载入对应多个刀塔在第一单节操作的多条加工码；模拟对应这些加工码的多个路径轨迹；估计这些刀塔运行这些路径轨迹的多个执行期间；自这些执行期间中选取时间长度最短的最短执行期间；判断在最短执行期间内，这些路径轨迹中的任两者的轨迹位置点的间距是否小于安全距离；当这些路径轨迹中的第一路径轨迹中的第一轨迹位置点与第二路径轨迹中的第二轨迹位置点的距离小于安全距离时，估计这些刀塔中的第一刀塔运行至第一轨迹位置点的第一时间点以及这些刀塔中的第二刀塔运行至第二轨迹位置点的第二时间点；判断第一时间点与第二时间点之间的时间差距值是否低于一容忍值；当第一时间点与第二时间点之间的时间差距值低于容忍值时，产生碰撞警告。根据本专利技术的一实施例，提出一种防碰撞系统，其包括存储器以及处理电路。处理电路耦接存储器，并用以执行以下步骤：载入对应多个刀塔在第一单节操作的多条加工码；模拟对应这些加工码的多个路径轨迹；估计这些刀塔运行这些路径轨迹的多个执行期间；自这些执行期间中选取时间长度最短的最短执行期间；判断在最短执行期间内，这些路径轨迹中的任两者的轨迹位置点的间距是否小于安全距离；当这些路径轨迹中的第一路径轨迹中的第一轨迹位置点与第二路径轨迹中的第二轨迹位置点的距离小于安全距离时，估计这些刀塔中的第一刀塔运行至第一轨迹位置点的第一时间点以及这些刀塔中的第二刀塔运行至第二轨迹位置点的第二时间点；判断第一时间点与第二时间点之间的时间差距值是否低于一容忍值；当第一时间点与第二时间点之间的时间差距值低于容忍值时，产生碰撞警告。为了对本专利技术的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图详细说明如下：附图说明图1绘示依据本专利技术一实施例的防碰撞系统的方块图。图2绘示依据本专利技术一实施例的机床防碰撞方法的流程图。图3A至图3C绘示针对双刀塔机床的防碰撞方法的一例流程图。图4绘示双路径轨迹的安全距离检测的示意图。图5绘示双路径轨迹的碰撞检测的示意图。图6A至图6C绘示针对三刀塔机床的防碰撞方法的一例流程图。图7绘示双路径轨迹的安全距离检测的示意图。图8绘示双路径轨迹的碰撞检测的示意图。图9绘示依据本专利技术一实施例的双路径轨迹的防碰撞示意图。图10绘示依据本专利技术一实施例的双路径轨迹的防碰撞示意图。【符号说明】100：防碰撞系统104：存储器106：处理电路TR1～TRM：刀塔108：快速模拟单元110：防碰撞单元S202、S204、S206、S208、S210、S212、S214、S216、S218、S302、S304、S306、S308、S310、S312、S314、S316、S318、S320、S322、S324、S326A、S326B、S328A、S328B、S602、S604、S606、S608、S610、S612、S614、S616A、S616B、S616C、S618、S620、S622、S624、S626A、S626B、S626C、S628A、S628B、S628C：步骤A、B、C、A’、B’、C’：节点Oldtime1、Oldtime2、Oldtime3、Oldtime1’、Oldtime2’、Oldtime1”、Oldtime2”：期间起点参数Runtime1、Runtime2、Runtime3、Runtime1’、Runtime2’、Runtime1”、Runtime2”：期间终点参数Path1、Path2、Path3、Path1’、Path2’、Path1”、Path2”：路径轨迹V1、V2、V3、V1’、V2’、V1”、V2”：速度值A1、A2、A3、A1’、A2’、A1”、A2”：加速度值POS2r1、POS3r1、POS1、POS2、POS1’、POS3：轨迹位置点d12、d13：轨迹位置点之间的距离具体实施方式图1绘示依据本专利技术一实施例的防碰撞系统100的方块图。防碰撞系统100包括存储器104以及处理电路106。机床102例如是铣削机床。机床102可包括M个刀塔TR1～TRM，其中M为大于1的正整数。各个刀塔TR1～TRM可分别包括一或多个刀具。应注意，本专利技术虽以刀塔为例说明机床防碰撞方法与其系统，但本专利技术并不以此为限。本专利技术提出的机床防碰撞方法与其系统可应用至任意多系统的机床的防碰撞控制。在一实施例中，防碰撞系统100可被实施在机床102自身的控制器当中(封闭式系统)。又一实施例中，防碰撞系统100可被实施成外接至机床102的计算机或控制台(开放式系统)。防碰撞系统100可控制机床102的运作，并实现本专利技术实施例的刀塔防碰撞机制。存储器104用以存储可供处理电路106取得或执行的程序、指令、数据或文件。处理电路106耦接存储器104，其经配置后可执行本专利技术实施例的机床防碰撞方法。处理电路106可例如通过微控制单元(microcontroller)、微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor)、特殊应用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，ASIC)、数字逻辑电路、现场可编程逻辑门阵列(fieldprogrammablegatearray，FPGA)、或其它具有运算处理功能的硬件元件来实现。处理电路106可包括快速模拟单元108以及防碰撞单元110，其中这些单元可例如通过软件元件(如程序、指令、文件、数据)、硬件元件(如逻辑电路)或两者的组合来实现。快速模拟单元108用以快速模拟刀塔TR1～TRM在每个单节的路径轨迹。防碰撞单元110可根据路径轨迹的空间信息(例如，路径轨迹的轨迹位置点)以及时间信息(例如，模拟刀塔运行至特定轨迹位置点的时间点)判断是否发生碰撞，并在判断出碰撞发生时，产生碰撞警告。本文所指的“快速模拟”，指的是一种直接连接单节端点(如单节起点、终点)的路径模拟方式，快速模拟并不需通过插值运算来产生单节端点间的中间插值点位置。举例来说，假定一方形路径其边长为100毫米(mm)，以机床常见的最大切削速度为1000毫米/分钟为例，一般模拟执行时间约为24秒，但若采用快速模拟，由于只需四次中断，而不需藉由插值计算逐一产生方形路径边长上的各个位置点，故模拟执行时间仅约12毫秒，较传统模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机床防碰撞方法，适用于具备多个刀塔的机床，包括以下步骤并由处理电路执行：(a)载入对应这些刀塔在第一单节操作的多条加工码；(b)模拟对应这些加工码的多个路径轨迹；(c)估计这些刀塔运行这些路径轨迹的多个执行期间；(d)自这些执行期间中选取时间长度最短的最短执行期间；(e)判断在该最短执行期间内，这些路径轨迹中的任两者的轨迹位置点的间距是否小于安全距离；(f)当这些路径轨迹中的第一路径轨迹中的第一轨迹位置点与第二路径轨迹中的第二轨迹位置点的距离小于该安全距离时，估计这些刀塔中的第一刀塔运行至该第一轨迹位置点的第一时间点以及这些刀塔中的第二刀塔运行至该第二轨迹位置点的第二时间点；以及(g)判断该第一时间点与该第二时间点之间的时间差距值是否低于容忍值；以及(h)当该第一时间点与该第二时间点之间的时间差距值低于该容忍值时，产生碰撞警告。

【技术特征摘要】
2018.01.12 TW 1071012851.一种机床防碰撞方法，适用于具备多个刀塔的机床，包括以下步骤并由处理电路执行：(a)载入对应这些刀塔在第一单节操作的多条加工码；(b)模拟对应这些加工码的多个路径轨迹；(c)估计这些刀塔运行这些路径轨迹的多个执行期间；(d)自这些执行期间中选取时间长度最短的最短执行期间；(e)判断在该最短执行期间内，这些路径轨迹中的任两者的轨迹位置点的间距是否小于安全距离；(f)当这些路径轨迹中的第一路径轨迹中的第一轨迹位置点与第二路径轨迹中的第二轨迹位置点的距离小于该安全距离时，估计这些刀塔中的第一刀塔运行至该第一轨迹位置点的第一时间点以及这些刀塔中的第二刀塔运行至该第二轨迹位置点的第二时间点；以及(g)判断该第一时间点与该第二时间点之间的时间差距值是否低于容忍值；以及(h)当该第一时间点与该第二时间点之间的时间差距值低于该容忍值时，产生碰撞警告。2.如权利要求1所述的机床防碰撞方法，还包括：设定多个期间起点参数，这些期间起点参数分别指示这些执行期间的期间起点；取得这些刀塔运行这些路径轨迹所采用的多个运动参数组；根据这些运动参数组，估计这些刀塔运行这些路径轨迹的所需时间，以设定多个期间终点参数，这些期间终点参数分别指示这些执行期间的期间终点。3.如权利要求2所述的机床防碰撞方法，其中该最短执行期间的期间起点由这些期间起点参数中的特定期间起点参数来定义，该最短执行期间的期间终点由这些期间起点参数中的特定期间终点参数来定义，该机床防碰撞方法还包括：当步骤(e)或步骤(g)的判断结果为否，执行轨迹数据更新程序以更新这些执行期间，该轨迹数据更新程序包括：将这些执行期间的这些期间起点参数更新成该特定期间终参数；载入另一加工码，该另一加工码用以描述这些刀塔中的特定刀塔在第二单节的操作，且该特定刀塔完成该第一单节的所需时间对应该最短执行期间；估计该特定刀塔完成该第二单节的操作的所需时间，并据以更新该特定期间终点参数。4.如权利要求3所述的机床防碰撞方法，还包括：将该最短执行期间更新成这些更新后执行期间中时间长度最短者。5.如权利要求2所述的机床防碰撞方法，其中该第一路径轨迹的模拟运行采用这些运动参数组中的第一运动参数组，该第二路径轨迹的模拟运行采用这些运动参数组中的第二运动参数组，该机床防碰撞方法还包括：在该最短执行期间内，根据该第一运动参数组估计该第一路径轨迹在多个检查时间间隔的多个轨迹位置点；在该最短执行期间内，根据该第二运动参数组估计该第二路径轨迹在这些检查时间间隔的多个轨迹位置点；以及比较该第一路径轨迹的这些轨迹位置点与该第二路径轨迹的这些轨迹位置之间的距离，以分别自该第一路径轨迹的这些轨迹位置点以及该第二路径轨迹的这些轨迹位置点检测该第一轨迹位置点以及该第二轨迹位置点。6.如权利要求5所述的机床防碰撞方法，其中各该检查时间间隔为200毫秒。7.如权利要求2所述的机床防碰撞方法，其中各该运动参数组包括至少一速度参数以及至少一加速度参数。8.如权利要求2所述的机床防碰撞方法，还包括：根据该第一轨迹位置点的位置、该第一刀塔运行该第一路径轨迹所采用的第一运动参数组、以及描述该第一路径轨迹的第一运动学函数，估计该第一时间点；以及根据该第二轨迹位置点的位置、该第二刀塔运行该第二路径轨迹所采用的第二运动参数组、以及描述该第二路径轨迹的第二运动学函数，估计该第二时间点。9.如权利要求8所述的机床防碰撞方法，其中该第一运动学函数以及该第二运动学函数包括一直线运动函数以及曲线运动函数至少其一。10.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦朝创，陈进辉，林书宇，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71