專利名稱：用于控制動力系統(tǒng)的方法以及適合實施這種方法的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于控制動力系統(tǒng)的方法，該動力系統(tǒng)包括兩個互相平行延伸的導軌和橫向于所述導軌延伸的橫梁，該橫梁可以在所述導軌上移動，一滑塊可在所述橫梁上移動。
本發(fā)明還涉及一種適合實施這種方法的設備。
背景技術：
對這樣的動力系統(tǒng)的控制是公知的，例如美國專利US-A-6163116。與橫梁僅僅在一個導軌上移動的情況相比，在兩個互相平行延伸的導軌上移動橫梁的好處在于能夠按此方式獲得更高度的穩(wěn)定性。在元件置放機(component placement machine)中希望有這樣一種相對高度的穩(wěn)定性，例如在元件置放機中，能在橫梁上移動的滑塊具有一個管嘴用于拾取元件并隨后將該拾取的元件置放在例如印刷電路板上的預期位置。
正如在前述美國專利中已經(jīng)指出的那樣，使用互相平行延伸的導軌以及與所述導軌一起工作的馬達的缺點是，馬達控制器之間互相影響。
為了避免該問題，上述美國專利中的方法提出使用新的坐標系統(tǒng)，其具有兩個獨立的坐標軸，即直線軸和轉動軸。
所述方法的缺點是，其需要相對復雜的控制回路。此外，其導致虛擬坐標的出現(xiàn)。該轉動不可直接用作設備中的自由度并且其當然是不被控制的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種方法，利用該方法可以以相對簡單的方式控制橫梁在導軌上的移動，同時控制器之間幾乎不相互影響。
該目的通過根據(jù)本發(fā)明的方法實現(xiàn)確定在第一導軌上橫梁的預期位置和實際位置之間的第一差值；確定在第二導軌上橫梁的預期位置和實際位置之間的第二差值；基于所述第一和第二差值，確定橫梁上特定點的預期位置和實際位置之間的位置差值；基于所述第一和第二差值，進一步確定所述第一和第二差值之間的變化量；之后，至少依據(jù)所述位置差值、所述變化量以及滑塊相對于橫梁質心的位置來確定要施加到橫梁上的力和扭矩。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，基于特定點處的該位置差值和該變化量，能夠以簡單的方式確定要施加在橫梁上的力和扭矩，該特定點例如是橫梁的質心或者是橫梁在滑決位置處的位置。要施加在橫梁上的力和扭矩能夠容易地轉化成要在第一和第二導軌的位置處施加在滑塊上的力。
本發(fā)明方法的一個具體實施例的特征在于，依據(jù)滑塊相對于橫梁上所述特定點的位置來修正所述位置差值，然后將該修正后的位置差值提供給第一控制器來確定要施加到橫梁上的力。
在這種方式中，對要施加到橫梁上的力的確定部分地取決于滑塊相對于橫梁的位置。橫梁及其上的滑塊的質心的位置會因為滑塊在所述橫梁上的移動而改變。通過將此考慮在內，該施加到滑塊上的力能夠在更高的精密度下確定。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一個具體實施例的特征在于，所述變化量被提供給第二控制器來確定扭矩，依據(jù)滑塊相對于橫梁質心的位置來修正該扭矩，該修正后的扭矩被施加到該滑塊上。
由于橫梁及其上的滑塊的質心的位置變化被計入扭矩的確定中，要施加到滑塊上的該扭矩能夠在更高的精度下確定。
本發(fā)明方法的另一個具體實施例的特征在于，依據(jù)要施加到滑決上的力或者扭矩來確定在第一和第二導軌的位置處要施加到滑塊上的力。
這樣，隨后能相對容易地控制馬達來驅動導軌上的橫梁。
本發(fā)明方法的另一個具體實施例的特征在于，依據(jù)橫梁及其上的滑塊的共同質心位置和橫梁質心位置之間的差值，分別修正所述位置差值和所述扭矩。
這樣，結合了滑決的橫梁的實際質心位置被考慮在內了。
本發(fā)明方法的另一個具體實施例的特征在于，依據(jù)滑塊的質心位置與橫梁的質心位置之間的差值，分別修正所述位置差值和所述扭矩。
這樣，滑決的質心位置的變化被考慮在內了。橫梁的質心僅僅在平行于導軌的方向上移動。該質心位置在平行于橫梁的方向上不變。
本發(fā)明還涉及一種適合實施這種方法的設備。
為此，本發(fā)明的設備包括兩個互相平行延伸的導軌和橫向于所述導軌延伸的橫梁，該橫梁可在所述導軌上移動，并具有可在所述橫梁上移動的滑塊；其中，提供裝置用于確定在第一導軌上橫梁的預期位置和實際位置之間的第一差值；提供裝置用于確定在第二導軌上橫梁的預期位置和實際位置之間的第二差值；提供裝置用于基于所述的第一和第二差值來確定橫梁上特定點的預期位置和實際位置之間的位置差值；提供裝置用于基于所述第一和第二差值來確定所述第一和第二差值之間的變化量；提供裝置用于至少依據(jù)所述的位置差值、所述的變化量和所述滑塊相對橫梁質心的位置來確定施加在橫梁上的力和扭矩；以及提供裝置用于在橫梁上施加所確定的力和扭矩。
使用這樣的設備，可以相對容易地以高的精度將滑塊移動到任意的預期位置。


現(xiàn)在參考附圖來更詳細地解釋本發(fā)明，附圖中圖1是本發(fā)明動力系統(tǒng)的示意性俯視圖；圖2是圖1中所顯示的動力系統(tǒng)的控制電路的示意圖。
具體實施例方式
圖1示出了動力系統(tǒng)1，其包括在X方向延伸的橫梁2。橫梁2的端部3和4可移動地支撐于在Y方向延伸的平行導軌(未示出)上。
滑塊5可移動地支撐在所述橫梁2上。
通過馬達實現(xiàn)橫梁2在導軌上的移動以及滑塊5在橫梁2上的移動。
通過與導軌協(xié)作的馬達將力F1施加在第一端部3上，因此第一端部3移動到位置Y1。
以同樣的方式將力F2施加在第二端部4上，因此第二端部移動到位置Y2。一個力被施加在滑決5上，因此滑塊5移動到位置X。
在Y方向上總共施加在橫梁2和滑塊5上的力F為力F1和F2之和。
F1+F2＝F (1)
橫梁2中心的位置Y等于位置Y1和位置Y2的平均值。
橫梁2具有質量m1，其質心M1位于橫梁2的中心點?；瑝K5具有質量m2，共質心M2位于滑決5的中心點。橫梁2和滑決5的共同質心Mz將位于橫梁2的質心M1與滑塊5的質心M2之間。所述質心Mz與橫梁2的中心M1相隔距離z。
該距離z取決于質量m1和m2；間距x通過如下方式確定。
z=m2(m1+m2)·x---(2)]]>質心Mz在Y方向上的位置yz取決于位置y1和位置y2。橫梁2的端部3和4的實際位置y1和y2通過傳感器檢測。
因此，橫梁2的長度是2L。因此，在質心Mz中施加在橫梁2上的扭矩Tz為(F2-F1)·L-z·(F1+F2)＝T-F·z＝Tz(3)圖2示出了用于實施本發(fā)明方法的控制電路，該控制電路集成在控制系統(tǒng)中，以便控制用于移動橫梁2的端部3和4以及滑塊5的馬達。
橫梁2的第一和第二端部3和4的預期位置(y1，ref)和(y2，ref)被提供至控制電路6。減法器7確定橫梁2的第一端部3的預期位置(y1，ref)和實際位置y1之間的第一差值e1。以類似的方式，減法器8確定橫梁2的第二端部4的預期位置(y2，ref)和實際位置y2之間的第二差值e2。
這兩個差值e1和e2被提供至處理單元9，差值e1和e2在處理單元9中依照以下公式轉換成位置差值ey，位置差值ey表示橫梁2的中心M1的預期位置和實際位置之間的差別。
eyediff=0.50.5-0.50.5·e1e2---(4)]]>此外，通過處理單元9來確定變化量ediff。如果第一差值e1等于第二差值e2，變化量ediff將會為零。
隨后變化量ediff乘上Z/L并提供給加法器10，在該加法器中加上位置差值ey，得到值ez，該值ez表示在Y方向上質心Mz的預期位置與實際位置之間的差別。隨后該值ez被提供給第一控制器11，該第一控制器11可以包括PID控制器，如果需要的話例如可以補充某些濾波器。
控制器11用于確定施加到橫梁2上的力F。
在該值ez被提供給第一控制器11的同時，變化量ediff被提供給第二控制器12，該第二控制器12可以具有與第一控制器11一樣的結構。
利用第二控制器12，由變化量ediff確定出力Tz/L，這個力是施加到橫梁2上的扭矩的度量。
在加法器13中，由控制器11確定的力F中比例為z/L的部分被加到力Tz/L中，從而得到力T/L，這個力是施加到橫梁2上的扭矩的度量。
力T/L和通過控制器11確定的力F都提供給處理單元14，在處理單元14中，施加在橫梁2的端部3和4上的力F1和F2通過如下公式確定。
F1F2=0.5-0.50.50.5·FT/L---(5)]]>所述的力F1和F2通過馬達傳遞到端部3和4，使得端部3和4在所述的導軌上移動并隨后占據(jù)位置y1和y2。所述位置y1和y2能夠被傳感器檢測到，并隨后反饋到減法器7和8。
由于控制器11和12彼此獨立運行，它們不會互相影響。也有可能用x/L乘ediff而不用z/L來乘，結果是得到值ex，該值ex隨后其被提供給控制器11，該值ex是滑塊5的質心m2在Y方向上的差值的度量。
這些力最好被施加在質心。
將控制電路6配置為MIMO控制器(多輸入多輸出)是可能的，其中，用于兩個Y向驅動單元的兩個控制回路之間發(fā)生最小的相互影響。
本發(fā)明的方法和設備適用于要精確定位滑塊5的各種應用，例如元件置放機。
權利要求
1.一種用于控制動力系統(tǒng)的方法，該動力系統(tǒng)包括兩個互相平行延伸的導軌以及橫向于所述導軌延伸的橫梁，該橫梁可以在所述導軌上移動，并具有可在所述橫梁上移動的滑塊，其特征在于，確定在第一導軌上橫梁的預期位置和實際位置之間的第一差值；確定在第二導軌上橫梁的預期位置和實際位置之間的第二差值；基于所述第一和第二差值，確定橫梁上特定點的預期位置和實際位置之間的位置差值；基于所述第一和第二差值，進一步確定所述第一和第二差值之間的變化量；之后，至少依據(jù)所述位置差值、所述變化量以及滑塊相對于橫梁質心的位置來確定要施加到橫梁上的力和扭矩。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，依據(jù)滑塊相對于橫梁上所述特定點的位置來修正所述位置差值，然后將該修正后的位置差值提供給第一控制器來確定要施加到橫梁上的力。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述變化量被提供給第二控制器來確定扭矩，依據(jù)滑塊相對于橫梁質心的位置來修正該扭矩，該修正后的扭矩被施加到該滑塊上。
4.根據(jù)在前權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，依據(jù)要施加到滑塊上的力或者扭矩，來確定在第一和第二導軌的位置處要施加到滑塊上的力。
5.根據(jù)在前權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，依據(jù)橫梁及其上的滑塊的共同質心位置和橫梁質心位置之間的差值，分別修正所述位置差值和所述扭矩。
6.根據(jù)在前權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，依據(jù)滑塊的質心位置與橫梁的質心位置之間的差值，分別修正所述位置差值和所述扭矩。
7.一種用于實施在前權利要求中任一項所述方法的設備，其特征在于，該設備包括兩個互相平行延伸的導軌和橫向于所述導軌延伸的橫梁，該橫梁可在所述導軌上移動，并具有可在所述橫梁上移動的滑塊；其中，提供裝置用于確定在第一導軌上橫梁的預期位置和實際位置之間的第一差值；提供裝置用于確定在第二導軌上橫梁的預期位置和實際位置之間的第二差值；提供裝置用于基于所述的第一和第二差值來確定橫梁上特定點的預期位置和實際位置之間的位置差值；提供裝置用于基于所述第一和第二差值來確定所述第一和第二差值之間的變化量；提供裝置用于至少依據(jù)所述的位置差值、所述的變化量和所述滑塊相對橫梁質心的位置來確定施加在橫梁上的力和扭矩；以及提供裝置用于在橫梁上施加所確定的力和扭矩。
全文摘要
一種用于控制動力系統(tǒng)的方法，該動力系統(tǒng)包括兩個互相平行延伸的導軌以及橫向于所述導軌延伸的橫梁，該橫梁可以在所述導軌上移動并具有可在所述橫梁上移動的滑塊，其特征在于確定在第一導軌上橫梁的預期位置和實際位置之間的第一差值；確定在第二導軌上橫梁的預期位置和實際位置之間的第二差值；基于所述第一和第二差值，確定橫梁上特定點的預期位置和實際位置之間的位置差值；基于所述第一和第二差值，進一步確定所述第一和第二差值之間的變化量；之后，至少依據(jù)所述位置差值、所述變化量以及滑塊相對于橫梁質心的位置來確定要施加到橫梁上的力和扭矩。
文檔編號H02P5/46GK1808882SQ200510133859
公開日2006年7月26日 申請日期2005年12月21日 優(yōu)先權日2004年12月22日
發(fā)明者R·A·J·范德伯格 申請人:阿森姆布里昂股份有限公司