用于運(yùn)動(dòng)分析和優(yōu)化的自動(dòng)on-cnc工具的制作方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明一般涉及自動(dòng)化切割系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及用于測(cè)量或改進(jìn)自動(dòng)化切割系統(tǒng)的性能的方法和設(shè)備?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]切割系統(tǒng)（例如等離子體弧系統(tǒng)、激光切割系統(tǒng)、水射流切割系統(tǒng)、含氧燃料切割系統(tǒng)等）可以用于切割各種材料（例如金屬、石料或其它材料）。更先進(jìn)的系統(tǒng)可以被自動(dòng)化以用于自動(dòng)切割材料。盡管自動(dòng)化系統(tǒng)提供了相比于其手動(dòng)對(duì)手的優(yōu)勢(shì)，但是其切割準(zhǔn)確性可能由于組件缺陷/不一致性、機(jī)器不完美性、組件劣化等等而有所折衷。用于確定這些系統(tǒng)的切割準(zhǔn)確性的當(dāng)前方法典型地是昂貴且耗時(shí)的。【
發(fā)明內(nèi)容】[0003]在一方面中，本發(fā)明以一種用于通過(guò)評(píng)估自動(dòng)化切割系統(tǒng)的切割頭的自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)控制的馬達(dá)（motor)控制處理來(lái)測(cè)量或改善自動(dòng)化切割系統(tǒng)的切割頭的性能的計(jì)算機(jī)化方法為特征。方法包括以下步驟：將用于自動(dòng)化切割系統(tǒng)的多個(gè)軸的一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)輸出命令的集合加載到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；使用與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通信的第一數(shù)據(jù)處理器生成用于自動(dòng)化切割系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)輸出，以用于切割、追蹤（trace)或運(yùn)動(dòng)中的任何一個(gè)，所述一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)輸出對(duì)應(yīng)于馬達(dá)輸出命令的集合的至少一部分；使用第二數(shù)據(jù)處理器而測(cè)量用于自動(dòng)化切割系統(tǒng)的多個(gè)軸的一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)輸出的特性；使用第三數(shù)據(jù)處理器而比較所述特性與馬達(dá)輸出命令的集合的至少一部分；以及利用第四數(shù)據(jù)處理器而確定自動(dòng)化切割系統(tǒng)的性能測(cè)量以用于評(píng)估其馬達(dá)控制性能，其中使用所述特性與馬達(dá)輸出命令的集合的比較來(lái)確定性能測(cè)量。在相關(guān)實(shí)施例中，性能測(cè)量被用于生成執(zhí)行所期望的功能的自動(dòng)化切割系統(tǒng)的能力的標(biāo)記。[0004]在一些實(shí)施例中，方法涉及調(diào)節(jié)用于自動(dòng)化切割系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)輸出以降低在馬達(dá)輸出特性與部件數(shù)據(jù)所定義的一個(gè)或多個(gè)輸出命令之間的偏差。在相關(guān)實(shí)施例中，方法涉及通過(guò)修改自動(dòng)化切割系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來(lái)補(bǔ)償在馬達(dá)輸出特性與一個(gè)或多個(gè)輸出命令之間的偏差。在另外的相關(guān)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)包括以下中的任何一個(gè)⑴切割頭定時(shí)，（ii)過(guò)程設(shè)置，（iii)機(jī)械設(shè)置，（iv)驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)設(shè)置；以及（V)嵌套（nest)程序設(shè)置。[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，馬達(dá)輸出特性對(duì)應(yīng)于以下中的任何一個(gè)：（i)切割頭的加速度，(ii)切割頭的速度，（iii)切割頭的加速度變化率（jerk)，（iv)切割頭的旋轉(zhuǎn)，以及（v)切割頭的傾斜。在相關(guān)實(shí)施例中，馬達(dá)輸出命令的集合基于以下中的任何一個(gè)（i)切割頭的最大性能，（ii)切割頭的平均性能，（iii)切割頭的所期望的性能，以及（iv)用戶定義的性能集合。在另外的相關(guān)實(shí)施例中，多個(gè)軸包括3、4、5或6個(gè)（或附加的）軸。[0006]在一些實(shí)施例中，方法涉及經(jīng)由圖形用戶接口向用戶顯示以下中的任何一個(gè)（i)性能測(cè)量和（ii)執(zhí)行所期望的功能的自動(dòng)化切割系統(tǒng)的能力的標(biāo)記。在一些實(shí)施例中，第一數(shù)據(jù)處理器、第二數(shù)據(jù)處理器、第三數(shù)據(jù)處理器和第四數(shù)據(jù)處理器體現(xiàn)在單個(gè)數(shù)據(jù)處理器或單個(gè)計(jì)算設(shè)備中。[0007]在另一方面中，本發(fā)明以有形地體現(xiàn)在非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或機(jī)器可讀存儲(chǔ)設(shè)備上并且在數(shù)字信號(hào)處理器上可操作以用于通過(guò)評(píng)估自動(dòng)化切割系統(tǒng)的切割頭的自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)控制的馬達(dá)控制處理來(lái)測(cè)量或改善自動(dòng)化切割系統(tǒng)的切割頭的性能的計(jì)算機(jī)可讀產(chǎn)品為特征，計(jì)算機(jī)可讀產(chǎn)品包括指令，所述指令可操作成使數(shù)字信號(hào)處理器通過(guò)非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或機(jī)器可讀存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)接收用于自動(dòng)化切割系統(tǒng)的多個(gè)軸的一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)輸出命令的集合；通過(guò)非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或機(jī)器可讀存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)生成用于自動(dòng)化切割系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)輸出以用于切割、追蹤或運(yùn)動(dòng)中的任何一個(gè)，所述一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)輸出對(duì)應(yīng)于馬達(dá)輸出命令的集合的至少一部分；通過(guò)非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或機(jī)器可讀存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)測(cè)量用于自動(dòng)化切割系統(tǒng)的多個(gè)軸的一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)輸出的特性；通過(guò)非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或機(jī)器可讀存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)比較馬達(dá)輸出特性與馬達(dá)輸出命令的集合的至少一部分；以及通過(guò)非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或機(jī)器可讀存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)確定自動(dòng)化切割系統(tǒng)的性能測(cè)量以用于增強(qiáng)其馬達(dá)控制性能，其中使用馬達(dá)輸出特性與馬達(dá)輸出命令的集合的比較來(lái)確定性能測(cè)量。在相關(guān)實(shí)施例中，通過(guò)非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或機(jī)器可讀存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)分析性能測(cè)量以生成執(zhí)行所期望的功能的自動(dòng)化切割系統(tǒng)的能力的標(biāo)記。[0008]在一些實(shí)施例中，非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或機(jī)器可讀存儲(chǔ)設(shè)備包括被配置成修改自動(dòng)化切割系統(tǒng)的操作以補(bǔ)償在馬達(dá)輸出命令的集合與所測(cè)量的馬達(dá)輸出特性之間的差異（variance)的調(diào)諧工具。在相關(guān)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)可讀產(chǎn)品還包括指令，所述指令使數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理器通過(guò)非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或機(jī)器可讀存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)分析馬達(dá)輸出特性與馬達(dá)輸出命令的集合的比較以確定以下中的任何一個(gè)（i)切割頭的機(jī)械穩(wěn)定性以及(ii)切割頭實(shí)現(xiàn)沿一個(gè)或多個(gè)軸的所期望的加速度或速度的能力。[0009]在另一方面中，本發(fā)明以一種用于通過(guò)評(píng)估自動(dòng)化切割系統(tǒng)的切割頭的自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)控制的馬達(dá)控制處理來(lái)測(cè)量或改善自動(dòng)化切割系統(tǒng)的切割頭的性能的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為特征，其包括耦合到至少一個(gè)計(jì)算設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)用于自動(dòng)化切割系統(tǒng)的多個(gè)軸的一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)輸出命令的集合；在至少一個(gè)計(jì)算設(shè)備上執(zhí)行的校準(zhǔn)引擎，其中校準(zhǔn)引擎使用與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通信的第一數(shù)據(jù)處理器來(lái)生成用于自動(dòng)化切割系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)輸出，以用于切割、追蹤或運(yùn)動(dòng)中的任何一個(gè)，所述一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)輸出對(duì)應(yīng)于馬達(dá)輸出命令的集合的至少一部分；測(cè)量用于自動(dòng)化切割系統(tǒng)的多個(gè)軸的一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)輸出的特性；比較所述特性與馬達(dá)輸出命令的集合的至少一部分；以及確定自動(dòng)化切割系統(tǒng)的性能測(cè)量以用于評(píng)估其馬達(dá)控制性能，其中使用所述特性與馬達(dá)輸出命令的集合的比較來(lái)確定性能測(cè)量。在相關(guān)實(shí)施例中，分析性能測(cè)量以生成執(zhí)行所期望的功能的自動(dòng)化切割系統(tǒng)的能力的標(biāo)記。[0010]在一些實(shí)施例中，校準(zhǔn)引擎調(diào)節(jié)用于自動(dòng)化切割系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)輸出以降低在馬達(dá)輸出特性與部件數(shù)據(jù)所定義的一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)輸出命令的集合之間的偏差。在相關(guān)實(shí)施例中，校準(zhǔn)引擎補(bǔ)償在馬達(dá)輸出特性與部件數(shù)據(jù)所定義的一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)輸出命令的集合之間的偏差。在另外的相關(guān)實(shí)施例中，校準(zhǔn)引擎通過(guò)修改與自動(dòng)化切割系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)值來(lái)補(bǔ)償偏差。在仍另外的相關(guān)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)包括以下中的任何一個(gè)（i)切割頭定時(shí)，（ii)過(guò)程設(shè)置，（iii)機(jī)械設(shè)置，以及（iv)嵌套程序設(shè)置。[0011]在一些實(shí)施例中，自動(dòng)化切割系統(tǒng)包括等離子體切割系統(tǒng)、激光切割系統(tǒng)、含氧燃料切割系統(tǒng)、高溫?zé)崆懈钕到y(tǒng)、鉆孔系統(tǒng)、穿孔系統(tǒng)或流體噴射切割系統(tǒng)。[0012]本發(fā)明的其它方面可以從以下附圖和描述變得明顯，以下附圖和描述中的所有僅作為示例而說(shuō)明本發(fā)明的原理?！靖綀D說(shuō)明】[0013]可以通過(guò)參考以下標(biāo)識(shí)的附圖而獲得本發(fā)明的更加完整的理解。[0014]圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施例的用于通過(guò)評(píng)估切割頭的自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)控制的馬達(dá)控制處理來(lái)測(cè)量或改善自動(dòng)化切割系統(tǒng)的切割頭的性能的系統(tǒng)和環(huán)境。[0015]圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施例的用于通過(guò)評(píng)估切割頭的自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)控制的馬達(dá)控制處理來(lái)測(cè)量或改善自動(dòng)化切割系統(tǒng)的切割頭的性能的過(guò)程。[0016]圖3描繪了根據(jù)本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施例的用于通過(guò)評(píng)估切割頭的自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)控制的馬達(dá)控制處理來(lái)測(cè)量或改善自動(dòng)化切割系統(tǒng)的切割頭的性能的計(jì)算機(jī)程序的示例性用戶接口?！揪唧w實(shí)施方式】[0017]自動(dòng)化切割系統(tǒng)和環(huán)境圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施例的用于通過(guò)評(píng)估自動(dòng)化切割系統(tǒng)100的切割頭的自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)控制的馬達(dá)控制處理來(lái)測(cè)量或改善自動(dòng)化切割系統(tǒng)的切割頭的性能的系統(tǒng)和環(huán)境。為了確保自動(dòng)化切割系統(tǒng)的最優(yōu)操作，測(cè)量系統(tǒng)的性能和/或進(jìn)行調(diào)節(jié)和/或改進(jìn)以便改善系統(tǒng)性能和/或準(zhǔn)確性可以是有利的。[0018]典型地，測(cè)量針對(duì)自動(dòng)化切割系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量是困難、耗時(shí)且昂貴的。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，一般地，系統(tǒng)100可以以及時(shí)和成本有效的方式測(cè)量針對(duì)切割臺(tái)（table)140的所有軸141-143的機(jī)器運(yùn)動(dòng)，包括（但不限于）X、Y和Z運(yùn)動(dòng)、焰炬（torch)高度控制運(yùn)動(dòng)和斜頭運(yùn)動(dòng)。該測(cè)量可以通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)部件加工程序（partprogram)(或例程）或部件加工程序的集合（例如由計(jì)算設(shè)備160上的分析工具165或"校準(zhǔn)引擎"所執(zhí)行）在大約幾秒鐘內(nèi)完成。在一個(gè)實(shí)施例中，該測(cè)量數(shù)據(jù)可以用于生成性能測(cè)量，其可以指示切割系統(tǒng)100是否可以執(zhí)行所期望的功能（例如切割、追蹤、運(yùn)動(dòng)等）。以下進(jìn)一步討論所說(shuō)明的實(shí)施例的這些和其它特征。[0019]圖1更具體地示出自動(dòng)化切割系統(tǒng)100。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，所描繪的自動(dòng)切割系統(tǒng)100是等離子體切割系統(tǒng)，盡管其還可以是激光切割系統(tǒng)、含氧燃料切割系統(tǒng)、高溫?zé)崆懈钕到y(tǒng)、鉆孔系統(tǒng)、穿孔系統(tǒng)、流體噴射切割系統(tǒng)或可以從本文所公開的教導(dǎo)獲益的其它類似切割。系統(tǒng)100包括切割頭110(例如等離子體弧焰炬）、相關(guān)聯(lián)的電力供給/氣體供給115、遠(yuǎn)程高頻（RHF)控制臺(tái)120、定位裝置130、切割臺(tái)140、切割頭高度控制裝置150和計(jì)算設(shè)備160(例如相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)化的數(shù)字控制器（"CNC")）。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理器180-183經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)170耦合到自動(dòng)化切割系統(tǒng)100。[0020]在所說(shuō)明的實(shí)施例中，組件110-183中的一些或全部可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)170(例如有線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或組合式有線/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)）連接在一起。例如，網(wǎng)絡(luò)170可以是局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)（WAN)、互聯(lián)網(wǎng)或其它網(wǎng)絡(luò)。[0021]作為概述，可以將工件（未示出）放置在切割臺(tái)140上并且可以將切割頭110(例如等離子體弧焰炬）裝配在定位裝置130上，盡管在一些實(shí)施例中，工件未裝配在切割臺(tái)140上，例如在執(zhí)行運(yùn)動(dòng)而沒(méi)有任何切割時(shí)。定位裝置130可以提供在頭110的尖端與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以沿處理路徑引導(dǎo)等離子體弧或切割激光或液體噴射。計(jì)算設(shè)備160可以發(fā)起切割、追蹤或運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的任何一個(gè)。如圖1中所示，計(jì)算設(shè)備160(例如CNC)可以準(zhǔn)確地命令切割頭110和/或切割臺(tái)140的運(yùn)動(dòng)以使得工件能夠被切割成所期望的圖案，或者使得追蹤或運(yùn)動(dòng)能夠被執(zhí)行成所期望的圖案。計(jì)算設(shè)備160與定位裝置130通信。定位裝置130使用來(lái)自計(jì)算設(shè)備160的信號(hào)以沿著所期望的切割、追蹤或運(yùn)動(dòng)路徑而引導(dǎo)切割頭110。用于切割頭110的定位信息可以從定位裝置130返回到計(jì)算設(shè)備160以允許計(jì)算設(shè)備160與定位裝置130交互地操作以獲得準(zhǔn)確的切當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 4 5