CN103809507B - 具有坐标同步功能的数值控制***及其数值控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有坐标同步功能的数值控制***及其数值控制方法，由手持输入装置、数值控制器、至少一加工机及至少一机械手臂所组成，利用数值控制器中的运算单元计算加工机位置坐标系与机械手臂位置坐标系之间的旋转关系方程式及位移关系方程式，达到加工机与机械手臂之间的坐标同步，从而简化加工程序编写，增进工作效率。

Description

具有坐标同步功能的数值控制***及其数值控制方法

技术领域

本发明涉及一种具有坐标同步功能的数值控制***及其数值控制方法。

背景技术

目前，业内不进行加工机与机械手臂同时运作时，利用个别独立的操作***进行操作，而加工机与机械手臂的坐标并不相同，如需要将加工机与机械手臂的工具中心点(ToolCenterPoint，TCP)移动至同一位置点时，则必须分别撰写属于特定坐标系的加工程序，并且加工机或是机械手臂的每个动作都需要使用教导功能逐一进行，而由于坐标系的不同，每个教导功能的位置点在不同坐标系下均不相同，在进行相互位置坐标确认时，必须在个别的操作***操作。再者，若加工条件稍微修改，则必须重新进行坐标确认的动作以及编修程序语言与教导点位置。此外，加工机与机械手臂的操作***的程序语言并不相同，在整体加工过程中，需架设两种操作***，并且操作人员必须熟知两种程序语言撰写，如此一来，不仅增加加工、人力成本，同时也使得整体操作流程更加复杂。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种具有坐标同步功能的数值控制***及其数值控制方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

具有坐标同步功能的数值控制***，包括至少一加工机、至少一机械手臂、一手持输入装置及一数值控制器，加工机与机械手臂分别沿着一加工机位置坐标系与一机械手臂位置坐标系进行定位，加工机位置坐标系与机械手臂位置坐标系设于数值控制器中，手持输入装置、加工机及机械手臂电性连接于数值控制器，特点：所述数值控制器包含：

一使用者接口，其与手持输入装置电性连接，用以接收自手持输入装置所输入的加工机的定位指令及机械手臂的定位指令，并用以记录经选取的至少三个非共线的不同位置点分别以加工机的位置坐标系及机械手臂的位置坐标系观察所得到的坐标值；及

一核心处理器，其与使用者接口电性连接，并与加工机及机械手臂电性连接，用以经由使用者接口接收的加工机的定位指令、机械手臂的定位指令以及至少三个非共线的不同位置点分别以加工机的位置坐标系及机械手臂的位置坐标系观察所得到的坐标值，并根据加工机位置坐标系、机械手臂位置坐标系及至少三个非共线的不同位置点分别以加工机的位置坐标系及机械手臂的位置坐标系观察所得到的坐标值，计算加工机的位置坐标系与机械手臂的位置坐标系的一旋转关系方程式，并根据旋转关系方程式计算加工机的位置坐标系与机械手臂的位置坐标系之一位移关系方程式，核心处理器储存旋转关系方程式及位移关系方程式，并根据加工机位置坐标系及加工机的定位指令控制加工机，以及根据机械手臂位置坐标系、机械手臂的定位指令、旋转关系方程式及位移关系方程式控制机械手臂；

其中，至少三个非共线的不同位置点位于加工机与机械手臂的作业重迭区域。

进一步地，上述的具有坐标同步功能的数值控制***，所述核心处理器包含：

一运算单元，其设有加工机位置坐标系与机械手臂位置坐标系，用以接收至少三个非共线的不同位置点分别以加工机的位置坐标系与机械手臂的位置坐标系观察所得到的坐标值，并计算加工机位置坐标系与机械手臂位置坐标系的旋转关系方程式与位移关系方程式；

一共享内存，其与运算单元电性连接，其接收并储存加工机位置坐标系、机械手臂位置坐标系、旋转关系方程式及位移关系方程式；

一加工机控制模块，其与手持输入装置及共享内存电性连接，其接收加工机的定位指令、加工机的位置坐标系、旋转关系方程式及位移关系方程式，并用以控制加工机；以及

一机械手臂控制模块，其与手持输入装置及共享内存电性连接，其接收机械手臂的定位指令、机械手臂的位置坐标系、旋转关系方程式及位移关系方程式，控制机械手臂。

本发明具有坐标同步功能的数值控制***实现数值控制方法，包括以下步骤：

移动第一机台的工具中心点至第一位置点，并记录第一位置点以第一机台的位置坐标系观察所得到的坐标值；

移动第二机台的工具中心点至第一位置点，并记录第一位置点以第二机台的位置坐标系观察所得到的坐标值；

移动第一机台的工具中心点至第二位置点，并记录第二位置点以第一机台的位置坐标系观察所得到的坐标值；

移动第二机台的工具中心点至第二位置点，并记录第二位置点以第二机台的位置坐标系观察所得到的坐标值；

移动第一机台的工具中心点至第三位置点，并记录第三位置点以第一机台的位置坐标系观察所得到的坐标值；

移动第二机台的工具中心点至第三位置点，并记录第三位置点以第二机台的位置坐标系观察所得到的坐标值；

根据第一位置点、第二位置点及第三位置点分别以第一机台的位置坐标系及第二机台的位置坐标系观察所得到的坐标值计算第一机台的位置坐标系与第二机台的位置坐标系的旋转关系方程式；

根据旋转关系方程式，计算第一机台的位置坐标系与第二机台的位置坐标系的位移关系方程式；储存旋转关系方程式与位移关系方程式；以及

根据第一机台的位置坐标系、第二机台的位置坐标系、旋转关系方程式与位移关系方程式，控制第一机台与第二机台。

更进一步地，上述的具有坐标同步功能的数值控制***实现数值控制方法，移动第一机台的工具中心点至第一位置点的步骤包含：第一机台的工具中心点处设置一浅圆盘，浅圆盘的一圆心对准第一机台的工具中心点，移动第一机台使圆心对准第一位置点。

再进一步地，具有坐标同步功能的数值控制***实现数值控制方法，移动第二机台的工具中心点至第一位置点的步骤包含：于第二机台的工具中心点设置一圆球，圆球与浅圆盘直径相同，圆球的球心对准第二机台的工具中心点，移动第二机台使圆球与浅圆盘接合且球心对准第一位置点。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

具有坐标同步功能的数值控制***可将加工机与机械手臂的两种不同的坐标***进行坐标同步，也不须分别架设个别的控制***，即可增进加工效率，降低加工和人力成本，简化操作流程。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：具有坐标同步功能的数值控制***的示意图；

图2：具有坐标同步功能的数值控制***执行坐标同步过程中的坐标位置相对关系示意图；

图3：具有坐标同步功能的数值控制***执行坐标同步程序的流程图。

具体实施方式

如图1所示，具有坐标同步功能的数值控制***1具有一手持输入装置11、一数值控制器12、至少一加工机13以及至少一机械手臂14，其中，手持输入装置11为用以变更加工机13与机械手臂14的运作，例如是移动定位或是加工动作，而手持输入装置11可以是一手持盒或是手轮，加工机13例如是一车床、一铣床以及一切割机等可结合数值控制方式的加工机，其沿着一加工机位置坐标系进行定位，并用以供至少一加工工件分别放置其中并对加工工件进行一加工处理，机械手臂14例如是具有取放、焊接、涂胶、去毛边、抛光以及喷砂等功能的机械手臂，其沿着一机械手臂位置坐标系进行定位，并用以对加工工件分别进行一加工动作，而数值控制器12电性连接于手持输入装置11、加工机13及机械手臂14，其包含一使用者接口121与一核心处理器122，使用者接口121与手持输入装置11电性连接，核心处理器122分别与使用者接口121、加工机13及机械手臂14电性连接，加工机位置坐标系与机械手臂位置坐标系设于核心处理器122中，而使用者可通过手持输入装置11与使用者接口121控制加工机13及机械手臂14的移动定位或是加工动作。

核心处理器122包含一运算单元1221、与运算单元1221电性连接的共享内存1222、与手持输入装置11及共享内存1222电性连接之一加工机控制模块1223以及与手持输入装置11及共享内存1222电性连接之一机械手臂控制模块1224，加工机位置坐标系与机械手臂位置坐标系设于运算单元1221中。首先，当使用者开始进行加工机13及机械手臂14的坐标同步动作时，先通过手持输入装置11输入一加工机定位指令至使用者接口121，或是直接通过使用者接口121传送加工机定位指令，使用者接口121再将加工机定位指令传送至加工机控制模块1223，而加工机控制模块1223接收并传送加工机定位指令至加工机13，使加工机13的工具中心点开始移动并定位于第一位置点，并利用使用者接口121记录加工机13的工具中心点在此第一位置点时，其以加工机位置坐标系观察的坐标。接着，使用者利用手持输入装置11输入一机械手臂定位指令至使用者接口121，或是直接通过使用者接口121传送机械手臂定位指令，使用者接口121再将机械手臂定位指令传送至机械手臂控制模块1224，而机械手臂控制模块1224接收并传送机械手臂定位指令至机械手臂14，使机械手臂14的工具中心点开始移动并碰触第一位置点，当机械手臂14的工具中心点在此第一位置点时，使用者由使用者接口121记录机械手臂14的工具中心点以机械手臂位置坐标系观的坐标。此处的碰触方式可以是接触式或是非接触式，接触式例如是在加工机中设置一浅圆盘之一圆心为加工机13的工具中心点，且在机械手臂上设置与浅圆盘直径相同之一圆球的一球心，作为机械手臂14的工具中心点，由浅圆盘的圆心与圆球的球心接合以达成加工机13的工具中心点与机械手臂14的工具中心点的直接接触，而非接触式可选自光学方式与电磁方式其中之一。

其次，通过手持输入装置11输入加工机定位指令至使用者接口121，或是直接通过使用者接口121传送加工机定位指令至加工机控制模块1223，而加工机控制模块1223接收并传送加工机定位指令至加工机13，使加工机13的工具中心点开始移动并定位于一第二位置点，并利用使用者接口121记录加工机13的工具中心点在此第二位置点时，其以加工机位置坐标系的坐标。接着，使用者利用手持输入装置11输入机械手臂定位指令至使用者接口121，或是直接通过使用者接口121传送机械手臂定位指令至机械手臂控制模块1224，而机械手臂控制模块1224接收并传送机械手臂定位指令至机械手臂14，使机械手臂14的工具中心点开始移动并碰触第二位置点，当机械手臂14的工具中心点在此第二位置点时，使用者由使用者接口121记录机械手臂14的工具中心点以机械手臂位置坐标系观之的坐标。

再其次，使用者通过手持输入装置11输入加工机定位指令至使用者接口121，或是直接通过使用者接口121传送加工机定位指令至加工机控制模块1223，而加工机控制模块1223接收并传送加工机定位指令至加工机13，使加工机13的工具中心点开始移动并定位于一第三位置点，并利用使用者接口121记录加工机13的工具中心点在此第三位置点时，其以加工机位置坐标系观之的坐标。接着，使用者利用手持输入装置11输入机械手臂定位指令至使用者接口121，或是直接通过使用者接口121传送机械手臂定位指令至机械手臂控制模块1224，而机械手臂控制模块1224接收并传送机械手臂定位指令至机械手臂14，使机械手臂14的工具中心点开始移动并碰触第三位置点，当机械手臂14的工具中心点在此第三位置点时，使用者由使用者接口121记录机械手臂14的工具中心点以机械手臂位置坐标系观之的坐标。以上所述的第一位置点、第二位置点及第三位置点为加工机工作区域与机械手臂工作区域的重迭作业区域中，相异不共线的任意三个位置点。

当完成记录加工机13的工具中心点及机械手臂14的工具中心点在第一位置点、第二位置点及第三位置点这三个位置点的坐标后，使用者接口121传送加工机位置坐标系与机械手臂位置坐标系的三个位置点的坐标至运算单元1221，运算单元1221根据加工机位置坐标系、机械手臂坐标系及加工机位置坐标系与机械手臂位置坐标系的三个位置点的坐标开始计算加工机位置坐标系与机械手臂位置坐标系之一旋转关系方程式，运算单元1221根据旋转关系方程式进一步计算加工机位置坐标系与机械手臂位置坐标系之一位移关系方程式，当运算单元1221完成计算加工机位置坐标系与机械手臂位置坐标系的旋转关系方程式及位移关系方程式后，将加工机位置坐标系、机械手臂位置坐标系、旋转关系方程式及位移关系方程式传送至共享内存1222中储存，共享内存1222接收并传送加工机位置坐标系、旋转关系方程式及位移关系方程式至加工机控制模块1223，并传送机械手臂位置坐标系、旋转关系方程式及位移关系方程式至机械手臂控制模块1224，当使用者欲进行加工机13与机械手臂14的坐标同步动作时，经由手持输入装置11及使用者接口121分别输出加工机定位指令与机械手臂定位指令至加工机控制模块1223与机械手臂控制模块1224，加工机控制模块1223接收加工机定位指令、加工机位置坐标系、旋转关系方程式及位移关系方程式，并根据加工机定位指令与加工机位置坐标系控制加工机13，机械手臂控制模块1224由机械手臂定位指令、机械手臂位置坐标系、旋转关系方程式及位移关系方程式进行与加工机13的坐标同步动作并控制机械手臂14。也就是说，在进行加工作业过程中，加工机13及机械手臂14的位置坐标系可自动且直接通过旋转关系方程式及位移关系方程式进行转换，因而某一位置点的定位坐标无论从加工机13的位置坐标系观之或从机械手臂14的位置坐标系观之均为一致，而不需分别在加工机位置坐标系或是机械手臂位置坐标系个别重新计算其定位坐标，也不须各自设置加工机13或是机械手臂14的数值控制装置，除了可节省加工成本、加工时间外，同时也可简化整体加工流程，并且大幅提升整体加工效率。

此外，本发明中，坐标同步的方式可以是如实施例所示，以加工机位置坐标系为基准点，再将机械手臂位置坐标系与为基准点的加工机位置坐标系进行坐标同步，也可以是以机械手臂位置坐标系为基准点，再将加工机位置坐标系与为基准点的机械手臂位置坐标系进行坐标同步，也可以是以加工机位置坐标系为基准点，再将另一加工机位置坐标系与为基准点的加工机位置坐标系进行坐标同步，也可以是以机械手臂位置坐标系为基准点，再将另一机械手臂位置坐标系与为基准点的机械手臂位置坐标系进行坐标同步。

如图2，本发明具有坐标同步功能的数值控制***执行坐标同步过程中的坐标位置相对关系示意图。用以进一步说明运算单元1221运算加工机13与机械手臂14的旋转关系方程式及位移关系方程式的过程。

首先，R_CNC及R_Robot分别代表加工机位置坐标系与机械手臂位置坐标系的坐标轴所组成的正交矩阵式，可定义为数学式(1):

R_CNC＝[X_CNCY_CNCZ_CNC]

R_Robot＝[X_RobotY_RobotZ_Robot](1)

其中，X_CNC、Y_CNC及Z_CNC为加工机位置坐标系中的X、Y、Z方向坐标轴，而X_Robot、Y_Robot及Z_Robot为机械手臂位置坐标系中的X、Y、Z方向坐标轴，皆为3×1的单位向量。

承上所述，当完成分别记录加工机13的工具中心点及机械手臂14的工具中心点在第一位置点A1、第二位置点A2及第三位置点A3等三个位置点的坐标后，加工机位置坐标系R_CNC的原点将分别与第一位置点A1、第二位置点A2及第三位置点A3形成及的三个向量，而机械手臂位置坐标系R_Robot的原点将分别与第一位置点A1、第二位置点A2及第三位置点A3形成及的三个向量，且由于R_CNC与R_Robot为正交的矩阵，故必存在一旋转矩阵R，如数学式(2)所示:

R_CNC＝R×R_Robot(2)

接着，为了可求出旋转矩阵R，则必须将R_CNC与R_Robot换算为非正交形式矩阵M_CNC与M_Robot，M_CNC的矩阵表示为数学式(3):

$M_{CNC}=\[\begin{array}{ccc}{\stackrel{\→}{v}}_{1,CNC}& {\stackrel{\→}{v}}_{2,CNC}& {\stackrel{\→}{v}}_{3,CNC}\end{array}\]---\left(3\right)$

其中，及表示为如数学式(4):

${\stackrel{\→}{v}}_{1,CNC}={\stackrel{\→}{A}}_{2,CNC}-{\stackrel{\→}{A}}_{1,CNC}$

${\stackrel{\→}{v}}_{2,CNC}={\stackrel{\→}{A}}_{3,CNC}-{\stackrel{\→}{A}}_{1,CNC}$

${\stackrel{\→}{v}}_{3,CNC}={\stackrel{\→}{v}}_{1,CNC}\×{\stackrel{\→}{v}}_{2,CNC}---\left(4\right)$

同样地，M_Robot也可表示为如数学式(5):

$M_{Robot}=\[\begin{array}{ccc}{\stackrel{\→}{v}}_{1,Robot}& {\stackrel{\→}{v}}_{2,Robot}& {\stackrel{\→}{v}}_{3,Robot}\end{array}\]---\left(5\right)$

其中，及表示如数学式(6):

${\stackrel{\→}{v}}_{1,Robot}={\stackrel{\→}{A}}_{2,Robot}-{\stackrel{\→}{A}}_{1,Robot}$

${\stackrel{\→}{v}}_{2,Robot}={\stackrel{\→}{A}}_{3,Robot}-{\stackrel{\→}{A}}_{1,Robot}$

${\stackrel{\→}{v}}_{3,Robot}={\stackrel{\→}{v}}_{1,Robot}\×{\stackrel{\→}{v}}_{2,Robot}---\left(6\right)$

由于M_CNC中，每行(Column)皆为及的三个向量所组成的矩阵，又及为A1、A2及A3三个位置点在X_CNC、Y_CNC及Z_CNC坐标轴的位置坐标系下所形成的向量，故M_CNC中的每行(Column)为及向量的线性组合，且及两两向量之间相减的向量方向并不相等，导致M_CNC矩阵中两两行间也不相等，故M_CNC必为满秩(FullRank)，也就是M_CNC具有反矩阵，相同地，M_Robot的矩阵中，每行(Column)皆为及的三个向量所组成的矩阵，又及为A1、A2及A3三个位置点在X_Robot、Y_Robot及Z_Robot坐标轴的位置坐标系下所形成的向量，故M_Robot中的每行(Column)为及向量的线性组合，并且及两两向量之间相减的向量方向并不相等，导致M_Robot矩阵中两两行间也不相等，故M_Robot必具有反矩阵，而M_CNC与M_Robot分别为加工机位置坐标系与机械手臂位置坐标系在第一位置点A1、第二位置点A2及第三位置点A3等三个位置点的计算而得，故可将M_CNC与M_Robot表示为数学式(7):

M_CNC＝R×M_Robot(7)

由数学式(7)可得旋转矩阵R，如数学式(8)所示:

$R=M_{CNC}\×M_{Robot}^{-1}---\left(8\right)$

旋转矩阵R即为加工机位置坐标系与机械手臂位置坐标系的旋转关系方程式。

再者，运算单元1221根据旋转矩阵R，将旋转至与平行，此时与两向量之差值即为位移关系方程式，如数学式(9)所示:

其代表在加工机位置坐标系下，机械手臂位置坐标系的原点移动至加工机位置坐标系的原点的向量。

如图3，具有坐标同步功能的数值控制***执行坐标同步程序的流程图。

首先，如步骤31所示，将第一机台的工具机中心移动至第一机台与一第二机台的作业重迭区域上的第一位置点A1。举例而言，如图2所示，当使用者开始进行加工机13及机械手臂14的坐标同步动作时，先通过手持输入装置11发出加工机定位指令至使用者接口121，再通过使用者接口121传送加工机定位指令至加工机控制模块1223，或是直接利用使用者接口121发出加工机定位指令至加工机控制模块1223，而加工机控制模块1223接收并传送加工机定位指令至加工机13，使加工机13的工具中心点开始移动并定位于第一位置点A1。

接着进行步骤32，即记录第一位置点A1以第一机台的位置坐标系观之的坐标值。举例而言，如图2所示，利用使用者接口121记录加工机13的工具中心点在第一位置点A1时，以加工机位置坐标系观之的坐标。

接着，进行步骤33，即移动第二机台的工具中心点至第一位置点A1。举例而言，如图1和图2所示，使用者利用手持输入装置11传送机械手臂定位指令至使用者接口121，再经由使用者接口121传送机械手臂定位指令至机械手臂控制模块1224，或是直接由使用者接口121传送机械手臂定位指令至机械手臂控制模块1224，机械手臂控制模块1224接收并传送机械手臂定位指令至机械手臂14，使机械手臂14的工具中心点开始移动并碰触第一位置点A1，此碰触方式可以是接触式或是非接触式。接触式例如是在加工机中设置一浅圆盘之一圆心为加工机13的工具中心点，且在机械手臂上设置与浅圆盘直径相同之一圆球的一球心，做为机械手臂14的工具中心点，由浅圆盘的圆心与圆球的球心接合以达成加工机13的工具中心点与机械手臂14的工具中心点的直接接触，而非接触式可选自光学方式与电磁方式其中之一。

再者，进行步骤34，即记录第一位置点A1以第二机台的位置坐标系观之的坐标值。举例而言，如图2所示，当机械手臂14的工具中心点在第一位置点A1时，使用者由使用者接口121记录机械手臂14的工具中心点在机械手臂位置坐标系下的坐标。依照前面步骤31～34，分别完成第一机台的工具中心点及第二机台的工具中心点在第二位置点A2及第三位置点A3的坐标值记录，之后执行步骤35。

步骤35，即为传送第一机台与第二机台于第一位置点、第二位置点及第三位置点等三个位置点的坐标值至数值控制***内的运算单元，运算单元开始计算第一机台位置坐标系及第二机台位置坐标系的旋转关系方程式。举例而言，如第2图所示，使用者接口121传送加工机位置坐标系R_CNC与机械手臂位置坐标系R_Robot的A1、A2、A3三个位置点的坐标至运算单元1221，运算单元1221根据内设加工机位置坐标系R_CNC、机械手臂位置坐标系R_Robot、加工机位置坐标系R_CNC与机械手臂位置坐标系R_Robot的A1、A2、A3三个位置点的坐标开始计算加工机位置坐标系R_CNC与机械手臂位置坐标系R_Robot的旋转关系方程式，即前述数学式(8)所示的旋转矩阵R。

接着，执行步骤36，即为运算单元计算第一机台位置坐标系及第二机台位置坐标系的位移关系方程式，并将第一机台位置坐标系、第二机台位置坐标系、旋转关系方程式及位移关系方程式传送至一内存单元，内存单元接收并传送旋转关系方程式及位移关系方程式至第一机台的控制模块与第二机台的控制模块，使用者通过手持输入装置11及使用者接口121分别传送第一机台定位指令及第二机台定位指令至第一机台的控制模块与第二机台的控制模块。举例而言，如图2所示，运算单元1221根据所计算的旋转矩阵R进一步计算加工机位置坐标系R_CNC与机械手臂位置坐标系R_Robot的位移关系方程式，即数学式(9)所示的并将加工机位置坐标系R_CNC、机械手臂位置坐标系R_Robot、旋转关系方程式R及位移关系方程式传送至共享内存1222，共享内存1222储存并传送加工机位置坐标系R_CNC、旋转关系方程式R及位移关系方程式至加工机控制模块1223，并且共享内存1222储存并传送机械手臂位置坐标系R_Robot、旋转关系方程式R及位移关系方程式至机械手臂控制模块1224。

最后，进行步骤37，即第一机台的控制模块及第二机台的控制模块依据第一机台定位指令、第二机台定位指令、第一机台位置坐标系、第二机台位置坐标系、旋转关系方程式及位移关系方程式进行第一机台位置坐标系与第二机台位置坐标系的坐标同步动作并控制第一机台与第二机台。举例而言，如第1图和第2图所示，加工机控制模块1223接收手持输入装置11及使用者接口121所传送的加工机定位指令，并且接收共享内存1222所传送的加工机位置坐标系R_CNC、旋转关系方程式R及位移关系方程式机械手臂控制模块1224接收手持输入装置11及使用者接口121所传送的机械手臂定位指令，并且接收共享内存1222所传送的机械手臂位置坐标系R_Robot、旋转关系方程式R及位移关系方程式故加工机控制模块1223及机械手臂控制模块1224可由加工机定位指令、机械手臂定位指令、加工机位置坐标系R_CNC、机械手臂位置坐标系R_Robot、旋转关系方程式R及位移关系方程式进行加工机位置坐标系与机械手臂位置坐标系的坐标同步动作并控制加工机13与机械手臂14。

综上所述，本发明具有坐标同步功能的数值控制***，可将加工机与机械手臂的两种不同的坐标***进行坐标同步，也不须分别架设个别的控制***，即可增进加工效率，降低加工和人力成本，简化操作流程。

需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.具有坐标同步功能的数值控制***，包括至少一加工机、至少一机械手臂、一手持输入装置及一数值控制器，加工机与机械手臂分别沿着一加工机位置坐标系与一机械手臂位置坐标系进行定位，加工机位置坐标系与机械手臂位置坐标系设于数值控制器中，手持输入装置、加工机及机械手臂电性连接于数值控制器，其特征在于：所述数值控制器包含：

一使用者接口，其与手持输入装置电性连接，用以接收自手持输入装置所输入的加工机的定位指令及机械手臂的定位指令，并用以记录经选取的至少三个非共线的不同位置点分别以加工机的位置坐标系及机械手臂的位置坐标系观察所得到的坐标值；及

一核心处理器，其与使用者接口电性连接，并与加工机及机械手臂电性连接，用以经由使用者接口接收的加工机的定位指令、机械手臂的定位指令以及至少三个非共线的不同位置点分别以加工机的位置坐标系及机械手臂的位置坐标系观察所得到的坐标值，并根据加工机位置坐标系、机械手臂位置坐标系及至少三个非共线的不同位置点分别以加工机的位置坐标系及机械手臂的位置坐标系观察所得到的坐标值，计算加工机的位置坐标系与机械手臂的位置坐标系的一旋转关系方程式，并根据旋转关系方程式计算加工机的位置坐标系与机械手臂的位置坐标系之一位移关系方程式，核心处理器储存旋转关系方程式及位移关系方程式，并根据加工机位置坐标系及加工机的定位指令控制加工机，以及根据机械手臂位置坐标系、机械手臂的定位指令、旋转关系方程式及位移关系方程式控制机械手臂；

其中，至少三个非共线的不同位置点位于加工机与机械手臂的作业重迭区域。

2.根据权利要求1所述的具有坐标同步功能的数值控制***，其特征在于：所述核心处理器包含：

一运算单元，其设有加工机位置坐标系与机械手臂位置坐标系，用以接收至少三个非共线的不同位置点分别以加工机的位置坐标系与机械手臂的位置坐标系观察所得到的坐标值，并计算加工机位置坐标系与机械手臂位置坐标系的旋转关系方程式与位移关系方程式；

一共享内存，其与运算单元电性连接，其接收并储存加工机位置坐标系、机械手臂位置坐标系、旋转关系方程式及位移关系方程式；

一加工机控制模块，其与手持输入装置及共享内存电性连接，其接收加工机的定位指令、加工机的位置坐标系、旋转关系方程式及位移关系方程式，并用以控制加工机；以及

一机械手臂控制模块，其与手持输入装置及共享内存电性连接，其接收机械手臂的定位指令、机械手臂的位置坐标系、旋转关系方程式及位移关系方程式，控制机械手臂。

3.权利要求1所述具有坐标同步功能的数值控制***实现数值控制方法，其特征在于包括以下步骤：

移动第一机台的工具中心点至第一位置点，并记录第一位置点以第一机台的位置坐标系观察所得到的坐标值；

移动第二机台的工具中心点至第一位置点，并记录第一位置点以第二机台的位置坐标系观察所得到的坐标值；

移动第一机台的工具中心点至第二位置点，并记录第二位置点以第一机台的位置坐标系观察所得到的坐标值；

移动第二机台的工具中心点至第二位置点，并记录第二位置点以第二机台的位置坐标系观察所得到的坐标值；

移动第一机台的工具中心点至第三位置点，并记录第三位置点以第一机台的位置坐标系观察所得到的坐标值；

移动第二机台的工具中心点至第三位置点，并记录第三位置点以第二机台的位置坐标系观察所得到的坐标值；

根据第一位置点、第二位置点及第三位置点分别以第一机台的位置坐标系及第二机台的位置坐标系观察所得到的坐标值计算第一机台的位置坐标系与第二机台的位置坐标系的旋转关系方程式；

根据旋转关系方程式，计算第一机台的位置坐标系与第二机台的位置坐标系的位移关系方程式；储存旋转关系方程式与位移关系方程式；以及

根据第一机台的位置坐标系、第二机台的位置坐标系、旋转关系方程式与位移关系方程式，控制第一机台与第二机台。

4.根据权利要求3所述的具有坐标同步功能的数值控制***实现数值控制方法，其特征在于：移动第一机台的工具中心点至第一位置点的步骤包含：第一机台的工具中心点处设置一浅圆盘，浅圆盘的一圆心对准第一机台的工具中心点，移动第一机台使圆心对准第一位置点。

5.根据权利要求3所述的具有坐标同步功能的数值控制***实现数值控制方法，其特征在于：移动第二机台的工具中心点至第一位置点的步骤包含：于第二机台的工具中心点设置一圆球，圆球与浅圆盘直径相同，圆球的球心对准第二机台的工具中心点，移动第二机台使圆球与浅圆盘接合且球心对准第一位置点。