对象的移动控制制造技术

为了针对对象(2)相对于传输系统(10)的传输单元(1)的移动的改进的控制和规划，其中传输单元(1)参照参考坐标系沿预先给定的传输轨迹(T1)移动，根据本发明专利技术设有同步阶段(P2)，其中在该同步阶段(P2)期间，预先给定对象(2)的对象点(TCP)参照与参考坐标系不同的传输单元坐标系(TF)沿对象路径(z

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对象的移动控制
[0001]本专利技术涉及一种用于控制对象相对于传输系统的传输单元的移动的方法，其中传输单元参照参考坐标系沿预先给定的传输轨迹移动。此外，本专利技术涉及一种由具有沿参照参考坐标系预先给定的传输轨迹移动的传输单元的传输系统和相对于该传输单元移动的对象组成的系统。
[0002]在传输系统中，传输单元沿传输轨迹移动，其中传输轨迹例如可以参照参考坐标系来考虑。例如，可以设有电磁传输系统，诸如长定子直线电动机或平面电动机。在长定子直线电动机的情况下，设有传输路径，传输轨迹的至少一部分沿着该传输路径延伸；在平面电动机的情况下，传输轨迹的至少一部分在传输平面中延伸。可以进一步要求在传输单元上沿对象路径移动对象。由于传输单元本身执行移动，因此在控制对象路径时也必须考虑传输轨迹。相应地，US 10,261,491B1建议直接参照参考坐标系来确定对象路径和传输轨迹。然而，由此仅与传输轨迹一起规划对象路径才是可能的。
[0003]本专利技术的任务在于实现沿传输轨迹的对象路径的改进的控制和规划。
[0004]该任务通过以下方式来解决：设有同步阶段，其中在该同步阶段期间，预先给定对象的对象点参照与参考坐标系不同的传输单元坐标系沿对象路径的移动，其中传输单元坐标系随传输单元沿传输轨迹移动，并且将对象路径的至少一个路径点从传输单元坐标系转换到基坐标系，以控制对象点参照基坐标系沿对象路径的移动。
[0005]此外，该任务通过控制单元来解决，该控制单元被设计为在同步阶段期间，预先给定对象的对象点参照与参考坐标系不同的传输单元坐标系沿对象路径的移动，该传输单元坐标系随传输单元沿传输轨迹移动，并且将对象路径的至少一个路径点从传输单元坐标系转换到基坐标系，以控制对象点参照基坐标系的移动。
[0006]如果设有多个对象，则每个对象可具有自己的传输单元坐标系。对象路径可以看作是对象点相对于传输单元沿其移动的几何结构。由于对象路径是参照沿传输轨迹(其参照参考坐标系定义)一起移动的传输单元坐标系来定义的，因此对象路径具有比直接参照参考坐标系定义的形状/几何形状/设计构造更简单的形状/几何形状/设计构造。
[0007]优选地，传输系统是长定子直线电动机、平面电动机或连续输送系统(例如，输送带系统)，其中对象有利地是运动系统的一部分，例如，工具的一部分。例如，对象点可以表示工具尖端。
[0008]优选地，参考坐标系对应于基坐标系。由此给出了参照基坐标系的传输轨迹。
[0009]传输轨迹优选地由传输系统预先给定，并且因此可不受控制单元影响。
[0010]此外，传输轨迹可以至少分段地预先知晓，或者优选地使用传输单元的位置和/或速度和/或加速度来确定。
[0011]对象路径可以参照传输单元坐标系预先确定，或者在移动期间参照传输单元坐标系来确定。例如，可以通过用户的输入(例如，通过设置变量等)来确定或影响对象路径。
[0012]优选地，通过路径进度参数来给出对象点沿对象路径的进度，其中使用第一变换规则将沿路径进度参数的对象路径和/或对象路径的导数优选地逐点地从传输单元坐标系转换到机器坐标系，并且使用第二变换规则将转换到机器坐标系的对象路径变换到基坐标
系。
[0013]路径进度参数可以表示代表对象点在路径上的进度的一维参量。因此，路径进度参数可以给出对象点的位置和取向。
[0014]代替路径进度参数，也可以直接选择对象路径上的位置或对象点在对象路径上的路径进度的其他表示。
[0015]优选地，第一变换规则是时间相关的。此外，第二变换规则可以取决于路径进度参数和/或是时间相关的。
[0016]在同步阶段之前可设有耦合过程，其中在耦合过程期间，对象沿耦合路径移动到传输单元坐标系中的预先给定的起始点。
[0017]尤其优选的是，耦合路径连续地连接到对象路径，优选地连续地直到二阶导数。由此，针对对象实现了从耦合路径到对象路径的连续过渡，从而避免了例如对象的停止、速度跳跃或加速度跳跃。
[0018]耦合路径优选地从基坐标系中的固定静止位置开始。优选地，当对象处于同步阶段之外以及处于耦合过程之外(只要设有耦合过程)以及处于解耦过程之外(只要设有解耦过程)时，对象处于静止位置。然而，对象点也可以根据移动转换到耦合路径。耦合路径可在传输单元坐标系中规划，并可根据需要进行后续优化。
[0019]耦合路径可以利用传输单元的位置和/或速度和/或加速度来确定，优选地通过模型来外推。例如，可以连续地确定耦合路径的路径点或路径段。所确定的耦合路径的路径点或路径段可以与对象坐标系的移动相匹配，以确保耦合路径通向起始点。在确定耦合路径时，还可以考虑对象点的当前移动。
[0020]对象可以使用沿对象路径的多个轴来移动，其中可由变换到基坐标系的对象路径的至少一个路径点借助逆运动学来确定该多个轴的运动学和/或动力学轴状态、优选地轴角和/或其时间和/或空间导数。
[0021]可设有固定的全局坐标系作为基坐标系。然而，基坐标系也可以是移动的，尤其是在其布置在轴上并且该轴不是相关运动学或相关运动学的移动控制的一部分时。
[0022]此外，轴状态可以与轴极限值进行比较。由此，可以确保轴状态不违反轴极限值，并且确定轴状态的变化，使得轴的至少一个轴状态始终位于轴极限值上，以便获得对象沿对象路径的时间最优的移动。
[0023]轴极限值可以是运动学性质的(速度极限值、加速度极限值、抖动极限值等)。另一方面，轴极限值也可以是动力学性质的(力极限值、力矩极限值等)。
[0024]在同步阶段之后可设有解耦过程，其中在解耦过程期间，沿解耦路径将对象点从对象路径上移除。
[0025]解耦路径可以在基坐标系中的预先给定的结束点上结束。
[0026]有利地，解耦路径连续地连接到对象路径，优选地连续地直到二阶导数。由此，针对对象实现了从对象路径到耦合路径的连续过渡，从而避免了例如对象的停止、速度跳跃或加速度跳跃。
[0027]在同步阶段之后，可设有另一同步阶段的过渡过程，其中在该过渡过程期间，对象点沿着过渡轨迹从对象路径移动到另一传输单元坐标系中的另一起始点。
[0028]在控制对象点(TCP)的移动时，可以确保对象点(TCP)的速度不超过预先给定的运
动学和/或动力学极限，其中尤其有利地，对于对象点(TCP)的移动的控制尽可能在运动学和/或动力学极限处进行。
[0029]在下文中将参照图1至图3c更详细地阐释本专利技术，图1至图3c示例地、示意性地且非限制地示出本专利技术有利的设计构造。附图中示出：
[0030]图1a示出了对象在初始位置的对象点，
[0031]图1b示出了对象在耦合轨迹上的对象点，
[0032]图1c示出了在传输单元坐标系中的对象路径的起始点上的对象点，
[0033]图1d示出了在传输单元坐标系中的对象路径上的对象点，
[0034]图2a示出了从传输单元坐标系经由机器坐标系到基坐标系的变换，
[0035]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制对象(2)相对于传输系统(10)的传输单元(1)的移动的方法，其中所述传输单元(1)参照参考坐标系沿预先给定的传输轨迹(T1)移动，其特征在于，设有同步阶段(P2)，其中在所述同步阶段(P2)期间，预先给定所述对象(2)的对象点(TCP)参照与所述参考坐标系不同的传输单元坐标系(TF)沿对象路径(z
TF
)的移动，其中所述传输单元坐标系(TF)随所述传输单元(1)沿所述传输轨迹(T1)移动，并且将所述对象路径(z
TF
)的至少一个路径点从所述传输单元坐标系(TF)转换到基坐标系(BCS)，以控制所述对象点(TCP)参照所述基坐标系(BCS)沿所述对象路径(z
TF
)的移动。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考坐标系对应于所述基坐标系(BCS)。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，固定的全局坐标系(GCS)被用作基坐标系(BCS)。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述传输轨迹(T1)由所述传输系统(1)预先给定。5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述传输轨迹(T1)是预先已知的。6.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述传输轨迹(T1)至少逐段地被确定。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述传输轨迹(T1)利用所述传输单元(1)的位置和/或速度和/或加速度来计算。8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述对象路径(z
TF
)参照所述传输单元坐标系(TF)预先确定。9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，作为路径进度参数(s)给出所述对象点(TCP)沿所述对象路径(z
TF
)的进度，使用第一变换规则将沿所述路径进度参数(s)的所述对象路径(z
TF
)和/或参数化的所述对象路径(z
TF
)的导数至少逐段地、优选地逐点地从所述传输单元坐标系(TF)转换到机器坐标系(MCS)，并且使用第二变换规则将转换到所述机器坐标系(MCS)的对象路径(z
MCS
)转换到所述基坐标系(BCS)。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一变换规则(T
MCS
←
TF
(t))是时间相关的。11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述第二变换规则(T
BCS
←
MCS
(s))取决于所述路径进度参数(s)。12.如权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二变换规则(T
BCS
←
MCS
(t))是时间相关的。13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一变换规则(T
MCS
←
TF
(t))取决于所述路径进度参数(s)，并且所述第二变换规则(T
BCS
←
MCS
(t))是时间相关的。14.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，在所述同步阶段(P2)之前设有耦合过程(P1)，其中在所述耦合过程(P1)期间，所述对象点(TCP)沿耦合路径(z1)移动到所述传输单元坐标系(TF)中的预先给定的起始点(S1)。15.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：BR工业自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：