專利名稱：指令生成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及指令生成裝置，特別涉及生成安裝機(jī)、半導(dǎo)體制造裝置、射出成形機(jī)、 機(jī)器人、工作機(jī)械、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械等機(jī)械系統(tǒng)的位置指令或者速度指令的指令生成裝置。
背景技術(shù)：
在以往的指令生成裝置中，為了抑制由于階段性的加速引起的高頻振蕩激勵來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定時間的縮短化，有如下方法將加減速區(qū)間分別分成加速度增加區(qū)間、等加速度區(qū)間、加速度減少區(qū)間這3區(qū)間，并將加速度增加區(qū)間、加速度減少區(qū)間的位置指令分別設(shè)成 7次函數(shù)，以使加加速度(還稱為加速度的時間變化率jerk)連續(xù)變化的方式?jīng)Q定7次函數(shù)的各系數(shù)(專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2000-40658號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，根據(jù)上述以往的技術(shù)，為了生成位置指令，使用了 7次函數(shù)。因此，在從當(dāng)前位置以及當(dāng)前速度起減速停止時，對停止距離與剩余距離進(jìn)行比較，在停止距離成為剩余距離以上的時刻開始進(jìn)行了減速的情況下，存在用于減速開始判定所需的計(jì)算量多的問題。另外，在時時刻刻設(shè)定位置指令的情況下，也需要7次函數(shù)的計(jì)算，存在計(jì)算量多這樣的問題。本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于得到一種指令生成裝置，可以抑制指令生成所需的計(jì)算量的增大，并且可以獨(dú)立地設(shè)定加加速度區(qū)間，并且可以連續(xù)地設(shè)定加加速度。為了解決上述課題，并達(dá)到目的，本發(fā)明的指令生成裝置的特征在于，具備加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部，該加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部通過使用根據(jù)1/2周期量的三角函數(shù)生成的加速度指令曲線來生成位置指令或者速度指令。根據(jù)本發(fā)明，起到如下效果可以抑制指令生成所需的計(jì)算量的增大，并且可以獨(dú)立地設(shè)定加加速度區(qū)間，并且可以連續(xù)地設(shè)定加加速度。


圖1是示出本發(fā)明的指令生成裝置的實(shí)施方式1的概略結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是示出由圖1的加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1生成的加速度指令曲線的一個例子的圖。圖3是示出本發(fā)明的指令生成裝置的實(shí)施方式2的概略結(jié)構(gòu)的框圖。圖4是示出本發(fā)明的指令生成裝置的實(shí)施方式3的概略結(jié)構(gòu)的框圖。(符號說明)1、21 加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部；2 加加減速區(qū)間參數(shù)設(shè)定部；3 基準(zhǔn)
3減速停止距離運(yùn)算部；4 差距離運(yùn)算部；5、15 校正系數(shù)運(yùn)算部；6、16d6 減速停止距離運(yùn)算部；7 減速開始判別部；9 加速區(qū)間剩余距離剩余速度運(yùn)算部。
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的指令生成裝置的實(shí)施方式。另外，本發(fā)明不限于該實(shí)施方式。實(shí)施方式1.圖1是示出本發(fā)明的指令生成裝置的實(shí)施方式1的概略結(jié)構(gòu)的框圖。在圖1中， 在指令生成裝置中，設(shè)置了加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1、加加減速區(qū)間參數(shù)設(shè)定部 2、基準(zhǔn)減速停止距離運(yùn)算部3、差距離運(yùn)算部4、校正系數(shù)運(yùn)算部5、減速停止距離運(yùn)算部6 以及減速開始判別部7。此處，加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1可以參照根據(jù)1/2周期量的三角函數(shù)生成的加速度指令曲線，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的最大加速度以及最高速度、和針對每個動作提供的移動距離或者動作開始點(diǎn)和動作結(jié)束點(diǎn)，生成每個控制周期(指令值生成周期)的位置指令ps或者速度指令vs。另外，加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1在對控制對象的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行位置控制的情況下可以生成位置指令PS或者位置指令PS和速度指令VS這兩方， 在對控制對象的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行速度控制的情況下可以生成速度指令VS。加加減速區(qū)間參數(shù)設(shè)定部2可以獨(dú)立地設(shè)定加速區(qū)間的加速度增加區(qū)間和加速度減少區(qū)間以及減速區(qū)間的加速度增加區(qū)間和加速度減少區(qū)間的時間的長度，并輸出到加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1。基準(zhǔn)減速停止距離運(yùn)算部3按照速度指令為速度梯形圖案(加減速區(qū)間的加速度為恒定的指令)的位置指令或者速度指令運(yùn)算從當(dāng)前的速度起減速停止時的從當(dāng)前地點(diǎn)到減速停止的地點(diǎn)的距離作為基準(zhǔn)減速停止距離L0。差距離運(yùn)算部4可以計(jì)算和其動作的目標(biāo)位置或者該動作中的移動距離(由使機(jī)械系統(tǒng)動作的程序指定的目標(biāo)位置)Pend與當(dāng)前的位置指令Pnow的差分對應(yīng)的差距離Ls =Pend-Pnow0校正系數(shù)運(yùn)算部5可以根據(jù)與加加減速區(qū)間的時間長度相關(guān)的參數(shù)，針對控制對象的每個動作，計(jì)算校正系數(shù)I^g。減速停止距離運(yùn)算部6可以根據(jù)由基準(zhǔn)減速停止距離運(yùn)算部3計(jì)算出的基準(zhǔn)減速停止距離LO和由校正系數(shù)運(yùn)算部5計(jì)算出的校正系數(shù)1 ，計(jì)算與從當(dāng)前速度起減速停止為止的移動距離對應(yīng)的減速停止距離Lg。例如，可以通過減速停止距離Lg = Pg*L0提供。減速開始判別部7可以針對每個指令生成周期對由減速停止距離運(yùn)算部6計(jì)算出的減速停止距離Lg與由差距離運(yùn)算部4計(jì)算出的差距離Ls進(jìn)行比較。然后，可以在滿足了 Lg > Ls這樣的條件的指令生成周期中，將開始進(jìn)行減速的減速開始指令I(lǐng)s輸出到加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1。圖2是示出由圖1的加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1生成的加速度指令曲線的一個例子的圖。在圖2中，在加速度指令曲線中，包括加速區(qū)間A、等速區(qū)間B、減速區(qū)間 C。而且，當(dāng)位置指令、速度指令都以加速度指令觀察時，加速區(qū)間A、減速區(qū)間C分別被分割成加速度增加區(qū)間ΚΙ、K7、等加速度區(qū)間K2、K6、加速度減少區(qū)間K3、K5這3個區(qū)間，如果把等速區(qū)間B加在一起，則在1個動作中分成7個區(qū)間Kl K7來生成指令。另外，以使合計(jì)存在4個區(qū)間的加速度增加區(qū)間K1、K7、加速度減少區(qū)間Κ3、Κ5的加速度指令成為半周期(1/2周期)的三角函數(shù)(也可以對三角函數(shù)乘以常數(shù)并相加偏置) 的方式，生成指令。此處，也可以在4個區(qū)間Κ1、Κ3、Κ5、Κ7中單獨(dú)地設(shè)定三角函數(shù)的周期。另外，加速度增加區(qū)間ΚΙ、Κ7、等加速度區(qū)間Κ2、Κ6、加速度減少區(qū)間Κ3、Κ5的時間的長度是從加加減速區(qū)間參數(shù)設(shè)定部2提供的。將加速度增加區(qū)間ΚΙ、Κ7、等加速度區(qū)間Κ2、Κ6、加速度減少區(qū)間Κ3、Κ5的時間長度分別設(shè)成at、dt、et、ft、bt、ct (這些都從加加減速區(qū)間參數(shù)設(shè)定部2提供)。另外，將加速區(qū)間A以及減速區(qū)間C中的加速度最大值分別設(shè)成akS、agS。此時，從動作開始起t秒后的位置位置指令ps (t)、速度指令vs (t)如下所述生成。S卩，直至等速度區(qū)間K4，可以通過下式(1)至式(10)提供。· t彡at時(加速度增加區(qū)間Kl時)χ = Ji *t/at-3i /2··· (1)vs (t) = aks*t/2-aks*at*cos (χ) /2/ π ··· (2) ps (t) = aks氺t氺t/4一at氺at氺aks氺(sin(χ) +1)/2/ ji / ji ··· (3)· at < t 彡 kt2 時(等加速度區(qū)間 K2 時kt2 = at+et)vs(t) = vl+aks氺(t-at)…(4)ps (t) = pl+vl氺(t-at) +aks氺(t_at)氺(t_at) /2— (5)· kt2 < t彡kt2+bt時(加速度減少區(qū)間K3時)χ = ji * (t-kt2) /bt- π /2··. (6)vs (t) = v2+aks* (t~kt2) /2+aks氺bt氺cos (χ) /2/ π ··· (7)ps(t) = p2+v2*(t~kt2)+aks*(t~kt2)*(t~kt2)/4+aks*bt*bt*(sin(x)+1)/2/
31/JI ... (8)· kt2+bt < t時(直至減速開始，等速度區(qū)間K4)vs (t) = vs ...(9)ps (t) = p3+vs*(t-kt2-bt)…(10)其中，pl、vl、p2、v2、p3可以分別通過下式(11)至式(15)來提供。pi = aks*at*at/4-at*at*aks/ π / π — (11)vl = aks*at/2... (12)p2 = pl+vl*(kt2-at) +aks*(kt2_at)*(kt2_at)/2... (13)v2 = l+aks*(kt2-at)... (14)p3 = p2+v2氺bt+aks氺bt氺bt/4+bt氺bt氺aks/ ji / ji ··· (15)如果將從減速開始判別部7輸入了減速開始指令I(lǐng)s的時刻設(shè)成tgs，則從時刻 tgs,從加速度減少區(qū)間K5起，生成位置指令ps或者速度指令vs。另外，如果將時刻tgs的速度指令設(shè)成vgs、將位置指令設(shè)成pgs，則從加速度減少區(qū)間K5起，可以通過下式(16)至式來提供每個指令生成周期的指令?！?tgs < t彡tgs+ct時(加速度減少區(qū)間K5時)如果設(shè)成t2 = t-tgs，則χ = ji *t2/ct-Ji /2··· (16)
vs (t) = vgs-ags*t2/2+ags*ct*cos (χ) /2/ τι ··· (17)ps(t) = pgs+vgs*t2-ags*t2*t2/4+ct氺ct氺ags氺(sin (χ) +1) /2/ π / π ··· (18)· tgs+ct < t ^ tgs+ct+ft 時(等加速度區(qū)間 K6 時)如果設(shè)成t2 = t-tgs-ct，則vs(t) = vlg-ags*t2... (19)ps(t) = plg+vlg*t2-ags*t2*t2/2··· (20)· tgs+gt2 < t ^ tgs+gt2+dt 時(加速度增加區(qū)間 K7 時gt2 = ct+ft)如果設(shè)成t2 = t-tgs_gt2，則χ = Ji *t2/dt-3i /2··· (21)vs (t) = v2g-ags*t2/2-ags*dt*cos (χ) /2/ π ··· (22)ps (t) = p2g+v2g氺t2_ags氺t2氺t2/4ags氺dt氺dt氺(sin (χ) +1) /2/ π / π ··· (23)t > tgs+gt2+dt時，將加速度指令以及速度指令都設(shè)為0，將位置指令設(shè)成目標(biāo)位置。其中，可以通過下式04)至式07)分別提供plg、vlg、p2g、v2g。pig = pgs+vgs氺ct_ags氺ct氺ct/4+ct氺ct氺ags/ π / π ··· (24)vlg = vgs_ags*ct/2... (25)p2g = plg+vlg氺(gt2_ct)-ags* (gt2-ct) * (gt2_ct) /2." (26)v2g = vlg-ags氺(gt2_ct)…(27)以下，說明指令生成裝置的動作。在加加減速區(qū)間參數(shù)設(shè)定部2中，分別設(shè)定加速度增加區(qū)間K1、K7、等加速度區(qū)間K2、K6以及加速度減少區(qū)間Κ3、Κ5的時間長度at、et、bt、 ct、ft、dt，并輸出到加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1。另外，還分別設(shè)定加速區(qū)間A以及減速區(qū)間C的加速度最大值akS、agS，并輸出到加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1。另外，在直接指定了加速度增加區(qū)間K1、K7、等加速度區(qū)間Κ2、Κ6以及加速度減少區(qū)間Κ3、Κ5的時間長度at、et、bt、Ct、ft、dt的情況下，所指定的值原樣地輸出到加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1。另外，當(dāng)速度指令是按照加速度恒定的速度指令(或者被稱為位置指令、速度梯形圖案)生成，并通過將加速區(qū)間A以及減速區(qū)間C的加速度最大值分別設(shè)成aks、ags時的相對加速時間kt和減速時間gt的比例rat、ret、rbt、rct、rft、rdt提供的情況下，通過下式08)至式(33)，計(jì)算加速度增加區(qū)間K1、K7、等加速度區(qū)間K2、K6以及加速度減少區(qū)間Κ3、Κ5的時間長度at、et、bt、ct、ft、dt，輸出到加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1。 另外，相對加速時間kt和減速時間gt的比例rat、ret、rbt、rct、rft、rdt輸出到校正系數(shù)
運(yùn)算部5O
at=rat*kt…08)
et=ret氺kt…09)
bt=rbt*kt…(30)
Ct=ret氺gt…(31)
ft=rft氺gt…(32)
dt = rdt*gt ... (33)此處，在直接指定了時間長度at、et、bt、Ct、ft、dt的情況下，可以根據(jù)下式(34) 至式(39)計(jì)算相對加速時間kt和減速時間gt的比例rat、ret、rbt、rct、rft、rdt。rat = at/kt ... (34)ret = et/kt ... (35)rbt = bt/kt ... (36)ret = ct/gt ... (37)rft = ft/gt ... (38)rdt = dt/gt ... (39)另外，加速區(qū)間A以及減速區(qū)間C的加速度最大值aks、ags既可以讀入針對每個指令生成裝置制定的參數(shù)，也可以讀入使指令生成裝置動作的程序中的設(shè)定值。另外，在程序中沒有設(shè)定加速區(qū)間A以及減速區(qū)間C的加速度最大值aks、ags的情況下，也可以使用針對每個指令生成裝置預(yù)先設(shè)定的值。此處，如果將在程序中設(shè)定的控制對象的動作的最高速度設(shè)成vmax，則可以通過下式(40)以及式(41)分別計(jì)算加速時間kt和減速時間gt。kt = vmax/aks ... (40)gt = vmax/ags ... (41)另外，可以獨(dú)立地設(shè)定時間長度at、bt、ct、dt或者相對加速時間kt和減速時間 gt 的比例 rat、rbt、ret、rdt。然后，如果加速度增加區(qū)間K1、K7、等加速度區(qū)間Κ2、Κ6以及加速度減少區(qū)間Κ3、 Κ5的時間長度at、et、bt、ct、f t、dt輸出到加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1，則根據(jù)1/2 周期量的三角函數(shù)，由加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1生成加速度指令曲線。然后，如果控制對象的動作的目標(biāo)位置或者該動作中的移動距離Pend提供到加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1，則按照該加速度指令曲線，針對每個指令生成周期，生成位置指令ps以及速度指令vs中的某一方或者兩方，輸出到基準(zhǔn)減速停止距離運(yùn)算部3以及差距離運(yùn)算部4。另外，在從加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1輸出位置指令ps時，針對每個指令生成周期輸出ps (t)，在從加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1輸出速度指令vs時，針對每個指令生成周期輸出vs(t)，在從加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1輸出位置指令ps 和速度指令VS這兩方時，輸出ps (t)和VS (t)。此處，通過半周期的三角函數(shù)表現(xiàn)了加加減速區(qū)間的加速度指令，所以加加減速區(qū)間的速度指令vs(t)可以通過三角函數(shù)和時間t的1次式來表現(xiàn)，位置指令ps (t)可以通過三角函數(shù)和時間t的2次式來表現(xiàn)。接下來，如果位置指令ps以及速度指令vs中的某一方或者兩方輸入到基準(zhǔn)減速停止距離運(yùn)算部3，則將當(dāng)前的速度指令vs (t)的值設(shè)成vn，計(jì)算從vn起以加速度恒定的加速度最大值ags減速時的從當(dāng)前地點(diǎn)到停止位置的距離L0，輸出到減速停止距離運(yùn)算部 6。另外，由于從當(dāng)前地點(diǎn)到停止位置的距離LO是以加速度恒定的加速度最大值ags從速度vn起減速停止時的移動距離，所以可以通過下式0 提供。LO = vn*vn/ags/2." (42)另外，如果位置指令ps以及速度指令vs中的某一方或者兩方輸入到差距離運(yùn)算部4，則計(jì)算和控制對象的動作的目標(biāo)位置或者該動作中的移動量Pend與當(dāng)前的位置指令 Pnow的差分對應(yīng)的差距離Ls = Pend-Pnow，輸出到減速開始判別部7。其中，設(shè)成Pnow = ps (t) ο另外，如果相對加速時間kt和減速時間gt的比例rat、ret、rbt、rct、rft、rdt從加加減速區(qū)間參數(shù)設(shè)定部2輸入到校正系數(shù)運(yùn)算部5，則計(jì)算對由減速停止距離運(yùn)算部6計(jì)算出的減速停止距離Lg進(jìn)行校正的校正系數(shù)1 ，輸出到減速停止距離運(yùn)算部6。另外，可以根據(jù)加速度恒定地減速停止時的移動距離與通過加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令減速停止時的移動距離之比，計(jì)算校正系數(shù)I^g，可以通過下式G3)提供。Pg = (1+rct) +2 氺(1/8-1/ π / π)^ (rdt 氺 rdt_rct 氺 ret) ··· (43)另外，相對加速時間kt和減速時間gt的比例ret、rdt在控制對象的動作中是恒定，所以式G3)的運(yùn)算在各動作的動作開始時只進(jìn)行1次即可，而無需針對每個指令生成周期進(jìn)行。接下來，如果由基準(zhǔn)減速停止距離運(yùn)算部3計(jì)算出的基準(zhǔn)減速停止距離LO輸入到減速停止距離運(yùn)算部6，并且由校正系數(shù)運(yùn)算部5計(jì)算出的校正系數(shù)1 輸入到減速停止距離運(yùn)算部6，則針對每個指令生成周期，計(jì)算通過加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令減速停止時的減速停止距離Lg = 1^禮0，輸出到減速開始判別部7。接下來，如果由差距離運(yùn)算部4計(jì)算出的差距離Ls輸入到減速開始判別部7，并且由減速停止距離運(yùn)算部6計(jì)算出的減速停止距離Lg輸入到減速開始判別部7，則針對每個指令生成周期，比較減速停止距離Lg和差距離Ls。然后，在動作開始后初次滿足Lg彡Ls 這樣的條件時，在其指令生成周期，向加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1輸出減速開始指令I(lǐng)s。然后，如果減速開始指令I(lǐng)s輸入到加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1，則由加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1生成的位置指令ps或者速度指令vs進(jìn)入圖2的加速度減少區(qū)間K5，按照式(16)至式依次生成位置指令ps或者速度指令vs。如以上的說明，根據(jù)實(shí)施方式1，可以在4個部位獨(dú)立地設(shè)定加加減速區(qū)間長度， 并且可以根據(jù)1/2周期量的三角函數(shù)生成加速度指令曲線，可以抑制計(jì)算量的增大，并且可以連續(xù)地設(shè)定加加速度。另外，通過對加速度恒定地停止時的基準(zhǔn)減速停止距離LO乘以校正系數(shù)I^g，可以計(jì)算從當(dāng)前的位置以及速度起減速停止時的減速停止距離Lg，可以減少用于判別減速開始所需的計(jì)算量。進(jìn)而，在加加減速區(qū)間的始點(diǎn)以及終點(diǎn)處，加加速度成為 0，所以可以在動作區(qū)間整個域(加速度增加區(qū)間ΚΙ、K7、等加速度區(qū)間K2、K4、K6、加速度減少區(qū)間K3、K5)中始終使加加速度連續(xù)，可以使機(jī)械系統(tǒng)的控制對象平滑地動作。實(shí)施方式2.圖3是示出本發(fā)明的指令生成裝置的實(shí)施方式2的概略結(jié)構(gòu)的框圖。在圖3中， 在該指令生成裝置中，代替圖1的基準(zhǔn)減速停止距離運(yùn)算部3、校正系數(shù)運(yùn)算部5以及減速停止距離運(yùn)算部6，而設(shè)置了校正系數(shù)運(yùn)算部15以及減速停止距離運(yùn)算部16。此處，校正系數(shù)運(yùn)算部15可以根據(jù)與加加減速區(qū)間的時間長度相關(guān)的參數(shù)以及減速區(qū)間的加速度最大值，針對控制對象的每個動作計(jì)算校正系數(shù)1^2。減速停止距離運(yùn)算部16可以根據(jù)由加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1生成的位置指令ps或者速度指令vs、和由校正系數(shù)運(yùn)算部15計(jì)算出的校正系數(shù)1^2，計(jì)算與從當(dāng)前速度起減速停止為止的移動距離對應(yīng)的減速停止距離Lg2。
然后，如果相對加速時間kt和減速時間gt的比例rat、ret、rbt、rct、rft、rdt從加加減速區(qū)間參數(shù)設(shè)定部2輸入到校正系數(shù)運(yùn)算部15，則計(jì)算對由減速停止距離運(yùn)算部16 計(jì)算出的減速停止距離Lg2進(jìn)行校正的校正系數(shù)1^2，輸出到減速停止距離運(yùn)算部16。另外，可以根據(jù)相對速時間kt和減速時間gt的比例rat、rbt、rct、rdt和減速區(qū)間的加速度最大值ags，通過下式G4)提供校正系數(shù)1^2。Pg2 = ((1+rct) /2+(1/8-1/ Ji / Ji) * (rdt*rdt-rct*rct)) /ags ··· (44)接下來，如果由加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1生成的位置指令ps或者速度指令vs輸入到減速停止距離運(yùn)算部16，并且由校正系數(shù)運(yùn)算部15計(jì)算出的校正系數(shù)Pg2 輸入到減速停止距離運(yùn)算部16，則針對每個指令生成周期，計(jì)算通過加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令減速停止時的減速停止距離Lg2，輸出到減速開始判別部7。另外，可以根據(jù)由校正系數(shù)運(yùn)算部15計(jì)算出的校正系數(shù)Pg2和當(dāng)前的速度指令vn = vs (t)，通過下式05)提供減速停止距離Lg2。Lg = Pg2*vn*vn ".(45)如以上的說明，根據(jù)實(shí)施方式2，可以在4個部位獨(dú)立地設(shè)定加加減速區(qū)間長度， 并且可以根據(jù)1/2周期量的三角函數(shù)生成加速度指令曲線，可以抑制計(jì)算量的增大，并且可以連續(xù)地設(shè)定加加速度。另外，通過對當(dāng)前速度的平方乘以常數(shù)，可以計(jì)算從當(dāng)前的位置以及速度起減速停止時的減速停止距離Lg2，可以減少用于判別減速開始所需的計(jì)算量。進(jìn)而，在加加減速區(qū)間的始點(diǎn)以及終點(diǎn)處，加加速度成為0，所以可以在動作區(qū)間整個域(加速度增加區(qū)間K1、K7、等加速度區(qū)間Κ2、Κ4、Κ6、加速度減少區(qū)間Κ3、Ι )中使加加速度始終連續(xù)，可以使機(jī)械系統(tǒng)的控制對象平滑地動作。實(shí)施方式3.圖4是示出本發(fā)明的指令生成裝置的實(shí)施方式3的概略結(jié)構(gòu)的框圖。在圖4中， 在該指令生成裝置中，代替圖3的加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部1以及減速停止距離運(yùn)算部16，而設(shè)置了加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部21以及減速停止距離運(yùn)算部沈以及加速區(qū)間剩余距離剩余速度運(yùn)算部9。此處，加速區(qū)間剩余距離剩余速度運(yùn)算部9在處于圖2的加速區(qū)間A的加速度增加區(qū)間Kl或者等速區(qū)間B的情況下，根據(jù)當(dāng)前的位置指令、速度指令以及加速度指令新生成加速度減少曲線而使加速度成為0的情況下，可以根據(jù)與直至加速度成為0為止的速度增加量對應(yīng)的加速區(qū)間剩余速度νζ、和與直至加速度成為0為止的移動量對應(yīng)的加速區(qū)間剩余距離1 ，將使加速度的減少開始的加速度減少開始指令輸出到加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部21。減速停止距離運(yùn)算部沈可以根據(jù)由加速區(qū)間剩余距離剩余速度運(yùn)算部9生成的加速區(qū)間剩余速度vz以及加速區(qū)間剩余距離1 、和由校正系數(shù)運(yùn)算部15計(jì)算出的校正系數(shù)1^2，計(jì)算與從當(dāng)前速度起減速停止為止的移動距離對應(yīng)的減速停止距離Lg4。加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部21可以參照根據(jù)1/2周期量的三角函數(shù)生成的加速度指令曲線，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的最大加速度以及最高速度、和針對每個動作提供的移動距離或者動作開始點(diǎn)以及動作結(jié)束點(diǎn)，生成每個控制周期(指令值生成周期)的位置指令PS或者速度指令vs。另外，加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部21可以根據(jù)從減速開始判別部7輸出的減速開始指令I(lǐng)s，開始減速，并且根據(jù)從加速區(qū)間剩余距離剩余速度運(yùn)算部9輸出的加速度減少開始指令I(lǐng)a，開始進(jìn)行加速度的減速。然后，如果位置指令ps或者速度指令vs輸入到加速區(qū)間剩余距離剩余速度運(yùn)算部9，則判斷是否處于加速區(qū)間A的加速度增加區(qū)間Kl或者等速區(qū)間B。然后，在處于加速區(qū)間A的加速度增加區(qū)間Kl或者等速區(qū)間B的情況下，根據(jù)當(dāng)前的位置指令、速度指令、加速度指令新生成加速度減少曲線而使加速度成為0的情況下，計(jì)算直至加速度成為0為止的速度增加量(加速區(qū)間剩余速度)vz以及直至加速度成為0為止的移動量(加速區(qū)間剩余距離)此。具體而言，可以通過使用當(dāng)前的加速度指令an、加速度減少區(qū)間K3的比例rbt、最高速度vmax、加速度最大值aks，根據(jù)下式06)至式08)計(jì)算加速區(qū)間剩余速度vz以及加速區(qū)間剩余距離此。vz = an*an*rbt*vs/aks/aks ··· (46)bbt = arpKrbt氺kt/aks ·.. (47)Pb = vn*bbt+an*bbt2* (1/4+1/ π 2) ··· (48)另外，當(dāng)前的加速度指令an既可以通過速度指令vs的差分計(jì)算，也可以根據(jù)式 (2)以及式的時間微分式計(jì)算。然后，在滿足了 vz ^ vmax-vn這樣的條件的最初的指令生成周期中，將加速度減少開始指令I(lǐng)a輸出到加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部21。另外，根據(jù)加速區(qū)間剩余速度 vz和當(dāng)前的速度指令的值vn，進(jìn)行vend = vn+vz這樣的運(yùn)算，將通過式08)計(jì)算出的加速區(qū)間剩余距離1 和vend輸出到減速停止距離運(yùn)算部26。然后，如果加速區(qū)間剩余距離1 和vend輸入到減減速停止距離運(yùn)算部26，則通過使用下式(49)，計(jì)算在加速度成為0的地點(diǎn)處開始了減速時的直至停止為止的移動距離 Lg3。然后，如果計(jì)算出移動距離Lg3，則通過使用下式(50)，根據(jù)當(dāng)前的位置指令、速度指令新生成加速度減少曲線而使加速度減少至0，計(jì)算從加速度成為0的地點(diǎn)起減速停止時的直至減速停止為止的減速停止距離Lg4，輸出到減速開始判別部7。Lg3 = Pg2*vend*vend ··· (49)Lg4 = Pb+Lg3... (50)然后，如果減速停止距離Lg4輸入到減速開始判別部7，則在動作開始后初次滿足了 Lg4 ^ Ls這樣的條件的指令生成周期中，將減速開始指令I(lǐng)s輸出到加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部21。然后，在加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部21中，在從加速區(qū)間剩余距離剩余速度運(yùn)算部9接收到加速度減少開始指令I(lǐng)a的情況、或者從減速開始判別部7接收到減速開始指令I(lǐng)s的情況下，將當(dāng)前時刻設(shè)成kt2，開始進(jìn)行加速度減少區(qū)間K3以后的指令生成。此處，在根據(jù)來自加速區(qū)間剩余距離剩余速度運(yùn)算部9的加速度減少開始指令I(lǐng)a 開始了加速度減少區(qū)間K3以后的指令生成的情況下，直至從減速開始判別部7接收減速開始指令I(lǐng)s為止不開始減速，而由從減速開始判別部7接收到減速開始指令I(lǐng)s的指令生成周期起開始減速，開始進(jìn)行加速度減少區(qū)間K5的指令生成。另一方面，在根據(jù)來自減速開始判別部7的減速開始指令I(lǐng)s開始了加速度減少區(qū)間K3以后的指令生成的情況下，如果加速度減少區(qū)間K3中的指令生成結(jié)束，則立即開始進(jìn)行加速度減少區(qū)間K5的指令生成，開始減速。
如以上的說明，根據(jù)實(shí)施方式3，通過在滿足了 vz Svmax-vn這樣的條件的最初的指令生成周期中開始進(jìn)行加速度的減少，即使在從圖2的加速區(qū)間A起開始減速停止的情況下，也可以防止加速度變得不連續(xù)。產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明的指令生成裝置可以抑制指令生成所需的計(jì)算量的增大，并且可以獨(dú)立地設(shè)定加加速度區(qū)間，并且可以連續(xù)地設(shè)定加加速度，適用于生成安裝機(jī)、半導(dǎo)體制造裝置、射出成形機(jī)、機(jī)器人、工作機(jī)械、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械等機(jī)械系統(tǒng)的位置指令或者速度指令的方法。
權(quán)利要求
1.一種指令生成裝置，其特征在于，具備加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部，該加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部通過使用根據(jù)1/2周期量的三角函數(shù)生成的加速度指令曲線來生成位置指令或者速度指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指令生成裝置，其特征在于，還具備加加減速區(qū)間參數(shù)設(shè)定部，該加加減速區(qū)間參數(shù)設(shè)定部將所述加速度指令曲線的加減速區(qū)間分割成加速度增加區(qū)間、等加速度區(qū)間以及加速度減少區(qū)間，并相互獨(dú)立地設(shè)定各區(qū)間的時間的長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的指令生成裝置，其特征在于，還具備基準(zhǔn)減速停止距離運(yùn)算部，運(yùn)算從當(dāng)前速度起加速度恒定地減速停止時的移動距離作為基準(zhǔn)減速停止距離；減速停止距離運(yùn)算部，根據(jù)由所述基準(zhǔn)減速停止距離運(yùn)算部計(jì)算出的基準(zhǔn)減速停止距離，運(yùn)算從當(dāng)前速度起減速停止時的移動距離作為減速停止距離；差距離運(yùn)算部，運(yùn)算和目標(biāo)位置與當(dāng)前位置的差分所對應(yīng)的差距離；以及減速開始判別部，根據(jù)所述減速停止距離與所述差距離的比較結(jié)果，將使減速開始的減速開始指令輸出到所述加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的指令生成裝置，其特征在于，還具備校正系數(shù)運(yùn)算部，該校正系數(shù)運(yùn)算部根據(jù)與加速度增加區(qū)間以及加速度減少區(qū)間的時間的長度相關(guān)的參數(shù)，計(jì)算出校正所述減速停止距離的校正系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的指令生成裝置，其特征在于，還具備減速停止距離運(yùn)算部，根據(jù)當(dāng)前的速度指令，運(yùn)算從當(dāng)前速度起減速停止時的移動距離作為減速停止距離；差距離運(yùn)算部，運(yùn)算和目標(biāo)位置與當(dāng)前位置的差分所對應(yīng)的差距離；以及減速開始判別部，根據(jù)所述減速停止距離與所述差距離的比較結(jié)果，將使減速開始的減速開始指令輸出到所述加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的指令生成裝置，其特征在于，還具備計(jì)算加速區(qū)間剩余距離剩余速度運(yùn)算部，在處于加速區(qū)間的加速度增加區(qū)間或者等速區(qū)間的情況下，根據(jù)當(dāng)前的位置指令、速度指令以及加速度指令新生成加速度減少曲線而使加速度成為0的情況下，根據(jù)與直至加速度成為0為止的速度增加量對應(yīng)的加速區(qū)間剩余速度、和與直至加速度成為0為止的移動量對應(yīng)的加速區(qū)間剩余距離，將使加速度的減少開始的加速度減少開始指令輸出到所述加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部；減速停止距離運(yùn)算部，根據(jù)由所述基準(zhǔn)減速停止距離運(yùn)算部計(jì)算出的加速區(qū)間剩余速度以及加速區(qū)間剩余距離，運(yùn)算從當(dāng)前速度起減速停止時的移動距離作為減速停止距離； 差距離運(yùn)算部，運(yùn)算和目標(biāo)位置與當(dāng)前位置的差分所對應(yīng)的差距離；以及減速開始判別部，根據(jù)所述減速停止距離與所述差距離的比較結(jié)果，將使減速開始的減速開始指令輸出到所述加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或者6所述的指令生成裝置，其特征在于，還具備校正系數(shù)運(yùn)算部，該校正系數(shù)運(yùn)算部根據(jù)與加速度增加區(qū)間以及加速度減少區(qū)間的時間的長度相關(guān)的參數(shù)以及減速區(qū)間的加速度最大值，計(jì)算出校正所述減速停止距離的校正系數(shù)。
全文摘要
加加減速區(qū)間參數(shù)設(shè)定部(2)將加速度指令曲線的加減速區(qū)間分割成加速度增加區(qū)間、等加速度區(qū)間以及加速度減少區(qū)間，相互獨(dú)立地設(shè)定各區(qū)間的時間的長度，加加減速區(qū)間三角函數(shù)指令生成部(1)通過使用根據(jù)1/2周期量的三角函數(shù)生成的加速度指令曲線來生成位置指令或者速度指令。
文檔編號G05D3/12GK102414635SQ20108001870
公開日2012年4月11日 申請日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者前川清石, 平野正彥, 竹端祐子 申請人:三菱電機(jī)株式會社