【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及一种控制安装在机械臂上的工具的方法。特别地，本公开涉及一种控制工具相对于工具相对于工件的相对位置的位置的方法。
技术介绍
1、现代水平轴风轮机典型地包括支撑机舱的塔架，转子安装在所述机舱上。转子典型地包括毂，该毂支撑三个等距间隔开的叶片。叶片典型地具有设计成优化效率和减小阻力的翼型形状。
2、风轮机叶片典型地由复合材料制成并且可以具有在20m至80m或更大的范围内的跨度(从根部到末梢的长度)。风轮机叶片的翼型形状导致高度复杂的叶片几何形状，沿着叶片的长度从根部到末梢不存在类似的横截面形状。
3、制造过程的几乎所有阶段都由高度熟练的技术人员手动完成。有利于自动化生产技术的手动生产方法的使用很大程度上是由于在每个制造过程中难以可靠且可重复地将这种大且复杂的叶片精确地保持在相同的位置和取向，这对于依赖于固定的计算机输入和机器路径控制来引导自动化系统的自动化是关键的。此外，生产后过程，例如非破坏性超声波测试，需要精确控制工具位置和取向，以便获得可靠的数据。
4、正是针对这一背景开发了本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种控制工具相对于工件的位置的方法，其中，所述工具安装在机械臂上，并且其中，所述工具的位置能多个电动机操纵，所述多个电动机由一个或更多个电动机控制器控制，所述方法包括：
2、将图像从安装在所述工具上或所述机械臂上的投影仪投影到所述工件上，其中，所投影的图像包括线；
3、使用安装在所述工具上或所述
4、使用检测到的图像来确定所述工具相对于所述工件的相对位置；以及
5、将所确定的相对位置作为输入提供给相对位置控制器，其中，所述相对位置控制器构造成：
6、将所述工具的所确定的相对位置与预定值或预定值范围进行比较；以及
7、如果所述工具的所确定的相对位置不等于所述预定值或者不在所述预定值范围内，则向工具位置控制器发出相对位置控制信号，其中，所述相对位置控制信号包括将所述工具移动到新位置的指令，在所述新位置中，所述工具的相对位置更接近所述预定值或者更接近所述预定值范围；或者
8、如果所确定的工具的相对位置等于所述预定值或者在所述预定值范围内，则向工具位置控制器发送相对位置控制信号，其中，所述相对位置控制信号包括将所述工具保持在其当前相对位置的指令，
9、其中，所述工具位置控制器构造成使用所述相对位置控制信号来确定电动机控制信号，并且其中，所述工具位置控制器构造成向所述一个或更多个电动机控制器发出所述电动机控制信号。
10、该方法是有利的，因为它确保工具相对于工件正确定位，这对于确保质量、可重复的制造过程是关键的。
11、可选地，该方法可以包括：
12、提供计算机可读的主路径控制模型；
13、使用所述主路径控制模型来生成主控制信号；
14、将所述主控制信号作为输入提供给所述工具位置控制器，其中，所述工具位置控制器构造成：
15、使用所述主控制信号和所述相对位置控制信号来确定所述电动机控制信号。
16、将相对位置控制信号与主控制信号组合允许更有效的系统，该系统仅必须相对于主模型微调其运动。
17、使用主控制信号和相对位置控制信号来确定电动机控制信号可选地包括主控制信号和相对位置控制信号的优先叠加。
18、使用上检测的图像来确定工具相对于工件的相对位置可以包括确定工具和工件之间的相对角位置，并且其中，发出相对位置控制信号的步骤包括发出相对位置控制信号，该相对位置控制信号包括使相对角位置更接近预定值或更接近预定值范围的指令。
19、对工具相对于工件的角度的精确控制有助于确保工具的最佳和正确使用。这对于需要相对于工件的精确角度取向的工具(例如非破坏性测试设备)特别有益。
20、在一个示例中，使用检测到的图像来确定工具相对于工件的相对角位置包括确定工件的切线。
21、可选地，工具的相对位置可以是相对于工具的特定特征确定的。
22、使用检测到的图像来确定工件的切线可选地包括：确定工件的表面的一部分的顶点的位置；以及确定工件的在顶点处的切线。
23、工件的表面的一部分可以对应于相机的视场。
24、在一个示例中，该方法包括将所确定的相对位置作为输入提供给工具速度控制器，其中，该工具速度控制器构造成：
25、将工具的所确定的相对位置与第二预定值或与第二预定值范围进行比较；以及
26、如果工具的所确定的相对位置大于第二预定值或者不在第二预定值范围内，则发出速度控制信号，该速度控制信号包括以第一相对位置变化率将工具朝向新位置移动的指令；或者
27、如果工具的所确定的相对位置小于或等于第二预定值或在第二预定值范围内，则发出速度控制信号，该速度控制信号包括以第二相对位置变化率将工具朝向新位置移动的指令，其中，第二相对位置变化率小于第一相对位置变化率，
28、其中，所述工具位置控制器构造成使用速度控制信号来确定电动机控制信号。
29、这种方法是有利的，因为当工具远离工件定位时，它允许工具相对快速地接近工件，而当工具靠近工件时，它允许工具较慢的移动。这允许逼近时进行更精细的运动控制而不损失总的处理速度。
30、可选地，工具速度控制器与相对工具位置控制器是一体的。
31、该方法可选地包括重复该方法，直到工具的所确定的相对位置等于预定值或在预定值范围内。
32、该方法可以包括以预定频率确定工具相对于工件的相对位置。
33、在一个示例中，投影仪是激光投影仪。
34、可选地，相机是数字相机，并且检测到的图像被转换成计算机可读格式。
35、该方法可选地包括：
36、确定由所述工具施加到所述工件的力矢量的大小；
37、将所确定的力矢量的大小作为输入提供给力控制器，其中，该力控制器构造成：
38、将所确定的力矢量的大小与预定值或预定值范围进行比较；以及
39、如果所确定的力矢量的大小不等于预定值或者不在预定值范围内，则发出力控制信号，其中，力控制信号包括使力的大小更接近预定值或者更接近预定值范围的指令；或者
40、如果所确定的力矢量的大小等于预定值或者在预定值范围内，则发出力控制信号，其中，力控制信号包括将所述工具保持在其当前相对位置的指令，
41、其中，该工具位置控制器构造成使用所述力控制信号来确定所述电动机控制信号。
42、该方法是有利的，因为它防止工具在操作期间对工件施加过大的力，从而潜在地损坏工件。
43、力控制器可以与相对工具位置控制器是一体的。
44、在一个示例中，该方法包括重复该方法，直到所确定的力矢量的大小等于预定值或在预定值范围内。
45、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种控制工具(40)相对于工件(10)的位置的方法，其中，所述工具(40)安装在机械臂(30)上，并且其中，所述工具(40)的位置能由多个电动机(34)操纵，所述多个电动机(34)由一个或更多个电动机控制器(95)控制，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其中，使用所述主控制信号(93)和所述相对位置控制信号(85)来确定所述电动机控制信号(94)包括所述主控制信号(93)和所述相对位置控制信号(85)的优先叠加。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用检测到的图像(46)来确定所述工具(40)相对于所述工件(10)的相对位置包括确定所述工具(40)与所述工件(10)之间的相对角位置，并且其中，发出所述相对位置控制信号(85)的步骤包括发出相对位置控制信号(85)，所述相对位置控制信号(85)包括使所述相对角位置更接近所述预定值或更接近所述预定值范围的指令。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，使用检测到的图像(46)来确定所述工具(40)相对于所述工件(10)
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述工具(40)的相对位置是相对于所述工具(40)的特定特征确定的。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，使用检测到的图像(46)来确定所述工件(10)的所述切线(53)包括：确定所述工件(10)的表面(23)的一部分的顶点的位置；以及确定所述工件(10)的在所述顶点处的所述切线(53)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述工件(10)的所述表面(23)的所述一部分对应于所述相机(47)的视场(51)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括将所确定的相对位置作为输入提供给工具速度控制器(87)，其中，所述工具速度控制器(87)构造成：
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述工具速度控制器(87)与所述相对工具位置控制器(84)是一体的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括重复所述方法，直到所述工具(40)的所确定的相对位置等于所述预定值或在所述预定值范围内。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括以预定频率确定所述工具(40)相对于所述工件(10)的相对位置。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述投影仪(44)是激光投影仪。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述相机(47)是数字相机，并且其中，检测到的图像(46)被转换成计算机可读格式。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括：
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述力控制器(90)与所述相对工具位置控制器(84)是一体的。
17.根据权利要求15或16所述的方法，所述方法包括重复所述方法，直到所确定的力矢量的大小等于所述预定值或在所述预定值范围内。
18.根据权利要求17所述的方法，所述方法包括以预定频率确定所述力矢量的大小。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其中，所述工具位置控制器(86)构造成如果所确定的力矢量的大小大于或等于预定最大值，则禁止所述工具(40)朝向所述工件(10)移动。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其中，确定力矢量的大小包括确定由所述电动机(34)施加到所述工具(40)的力矢量的总和。
21.根据权利要求15至20中任一项所述的方法，其中，确定力矢量的大小包括从位于所述工具(40)和所述机械臂(30)之间的力传感器获得力测量值。
22.一种机械臂(30)，所述机械臂包括：
23.根据权利要求22所述的机械臂(30)，所述机械臂包括位于所述工具(40)和所述机械臂(30)之间的力传感器以及适于执行权利要求21的方法的步骤的装置。
24.根据权利要求22或23所述的机械臂(30)，其中，所述工具(40)包括非破坏性测试装置、涂料涂覆器、研磨工具或抛光工具。
25.一种计算机程序，该计算机程序包括使权利要求22的机械臂(30)执行权利要求1至20中任一项的方法的步骤的指令。
26.一种计算机程序，该计算机程序包括使权利要求23的机械臂(30)执行权利要求1至21中任一项的方法的步骤的指令。
27.一种计算机可读介质，在该计算机可读介质上存储有根据权利要求25或26所述的计算...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种控制工具(40)相对于工件(10)的位置的方法，其中，所述工具(40)安装在机械臂(30)上，并且其中，所述工具(40)的位置能由多个电动机(34)操纵，所述多个电动机(34)由一个或更多个电动机控制器(95)控制，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其中，使用所述主控制信号(93)和所述相对位置控制信号(85)来确定所述电动机控制信号(94)包括所述主控制信号(93)和所述相对位置控制信号(85)的优先叠加。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用检测到的图像(46)来确定所述工具(40)相对于所述工件(10)的相对位置包括确定所述工具(40)与所述工件(10)之间的相对角位置，并且其中，发出所述相对位置控制信号(85)的步骤包括发出相对位置控制信号(85)，所述相对位置控制信号(85)包括使所述相对角位置更接近所述预定值或更接近所述预定值范围的指令。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，使用检测到的图像(46)来确定所述工具(40)相对于所述工件(10)的相对角位置包括确定所述工件(10)的切线(53)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述工具(40)的相对位置是相对于所述工具(40)的特定特征确定的。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，使用检测到的图像(46)来确定所述工件(10)的所述切线(53)包括：确定所述工件(10)的表面(23)的一部分的顶点的位置；以及确定所述工件(10)的在所述顶点处的所述切线(53)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述工件(10)的所述表面(23)的所述一部分对应于所述相机(47)的视场(51)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括将所确定的相对位置作为输入提供给工具速度控制器(87)，其中，所述工具速度控制器(87)构造成：
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述工具速度控制器(87)与所述相对工具位置控制器(84)是一体的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括重复所述方法，直到所述工具(40)的所确定的相对位置等于所述预定值或在所述预定值范围内。
12.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·海特，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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