JP2000084873A - 多軸コントローラ - Google Patents
多軸コントローラInfo
- Publication number
- JP2000084873A JP2000084873A JP10254449A JP25444998A JP2000084873A JP 2000084873 A JP2000084873 A JP 2000084873A JP 10254449 A JP10254449 A JP 10254449A JP 25444998 A JP25444998 A JP 25444998A JP 2000084873 A JP2000084873 A JP 2000084873A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- speed
- distance
- moving distance
- coordinates
- Prior art date
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、必要な軌跡精度を維持できる多軸
コントローラを提供することを目的とする。 【解決手段】 指令終点位置の座標と現在位置の座標か
ら各軸の移動距離を演算する距離演算手段11と、各軸の
速度を、指令速度と各軸の移動距離から直線補間演算式
により求める直線補間演算手段12と、移動距離の最も長
い距離を1として各移動距離の比率を求め、比率1の軸
の速度を1とし、各軸毎に移動距離毎に予め設定されて
いる速度1の速度を求め、他の軸の速度を、速度に各軸
の比率を乗算して求める簡易演算手段13とを備え、直線
補間演算手段12の演算処理時間が、軌跡精度を維持する
ために必要な処理時間より大きいとき、各軸の速度の演
算を簡易演算手段13に切り換える。上記簡易演算手段13
の演算処理時間は、直線補間演算手段12と比較して格段
に速く、軌跡の精度が維持される。
コントローラを提供することを目的とする。 【解決手段】 指令終点位置の座標と現在位置の座標か
ら各軸の移動距離を演算する距離演算手段11と、各軸の
速度を、指令速度と各軸の移動距離から直線補間演算式
により求める直線補間演算手段12と、移動距離の最も長
い距離を1として各移動距離の比率を求め、比率1の軸
の速度を1とし、各軸毎に移動距離毎に予め設定されて
いる速度1の速度を求め、他の軸の速度を、速度に各軸
の比率を乗算して求める簡易演算手段13とを備え、直線
補間演算手段12の演算処理時間が、軌跡精度を維持する
ために必要な処理時間より大きいとき、各軸の速度の演
算を簡易演算手段13に切り換える。上記簡易演算手段13
の演算処理時間は、直線補間演算手段12と比較して格段
に速く、軌跡の精度が維持される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットなどの多
軸のモータなどの駆動手段の制御に使用される多軸コン
トローラに関するものである。
軸のモータなどの駆動手段の制御に使用される多軸コン
トローラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5に示すように、X軸、Y軸、Z軸の
3軸による直線補間制御を行う場合、合成速度は、 F=√(FX 2+FY 2+FZ 2) となる。この合成速度Fを維持するには、各軸の速度F
X,FY,FZを、各軸の移動する距離をX,Y,Z(終
点の座標と現在位置の座標の差により求められる)とし
て、 FX=F*X/√(X2+Y2+Z2) FY=F*Y/√(X2+Y2+Z2) FZ=F*Z/√(X2+Y2+Z2) ・・・(1) を確保しなければならない。
3軸による直線補間制御を行う場合、合成速度は、 F=√(FX 2+FY 2+FZ 2) となる。この合成速度Fを維持するには、各軸の速度F
X,FY,FZを、各軸の移動する距離をX,Y,Z(終
点の座標と現在位置の座標の差により求められる)とし
て、 FX=F*X/√(X2+Y2+Z2) FY=F*Y/√(X2+Y2+Z2) FZ=F*Z/√(X2+Y2+Z2) ・・・(1) を確保しなければならない。
【0003】従来、多軸コントローラは、指令された位
置(終点の座標)と速度(上記合成速度F)、および計
測している現在位置の座標から上記直線補間の式(1)
により、各軸の速度FX,FY,FZを演算している。こ
の演算処理はソフトウェアで行っており、演算処理時間
が速いほど合成速度Fが速くなっても対応できる精度を
確保することができる。
置(終点の座標)と速度(上記合成速度F)、および計
測している現在位置の座標から上記直線補間の式(1)
により、各軸の速度FX,FY,FZを演算している。こ
の演算処理はソフトウェアで行っており、演算処理時間
が速いほど合成速度Fが速くなっても対応できる精度を
確保することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記直線補間
制御の式(1)の演算は、乗算1回、積和3回、平方根
1回、除算1回を行う必要があることから、演算に時間
がかかり、この演算処理時間Tが、軌跡精度を維持する
ために必要な処理時間Cより長くなると、必要な軌跡精
度を維持できなくなり、他の装置に接触するなどの問題
が発生する。
制御の式(1)の演算は、乗算1回、積和3回、平方根
1回、除算1回を行う必要があることから、演算に時間
がかかり、この演算処理時間Tが、軌跡精度を維持する
ために必要な処理時間Cより長くなると、必要な軌跡精
度を維持できなくなり、他の装置に接触するなどの問題
が発生する。
【0005】そこで、本発明は、必要な軌跡精度を維持
できる多軸コントローラを提供することを目的としたも
のである。
できる多軸コントローラを提供することを目的としたも
のである。
【0006】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、指令された終点位置の座標と指令速
度に応じて、各軸の速度を演算し、各軸の駆動手段を駆
動する多軸コントローラであって、前記終点位置の座標
と現在位置の座標から各軸の移動距離を演算する距離演
算手段と、各軸の速度を、前記指令された速度と、前記
距離演算手段により求められた各軸の移動距離から直線
補間式により求める直線補間演算手段と、前記距離演算
手段により求められた移動距離の最も長い距離を1とし
て各移動距離の比率を求め、また移動距離の最も長い軸
の移動距離毎に予め設定されている速度を求め、他の各
軸の速度を、求めた速度に前記求めた各軸の比率を乗算
して求める簡易演算手段とを備え、前記直線補間演算手
段による各軸の速度の演算処理時間が、軌跡精度を維持
するために必要な処理時間より大きいとき、各軸の速度
の演算を簡易演算手段に切り換えることを特徴とするも
のである。
ために、本発明は、指令された終点位置の座標と指令速
度に応じて、各軸の速度を演算し、各軸の駆動手段を駆
動する多軸コントローラであって、前記終点位置の座標
と現在位置の座標から各軸の移動距離を演算する距離演
算手段と、各軸の速度を、前記指令された速度と、前記
距離演算手段により求められた各軸の移動距離から直線
補間式により求める直線補間演算手段と、前記距離演算
手段により求められた移動距離の最も長い距離を1とし
て各移動距離の比率を求め、また移動距離の最も長い軸
の移動距離毎に予め設定されている速度を求め、他の各
軸の速度を、求めた速度に前記求めた各軸の比率を乗算
して求める簡易演算手段とを備え、前記直線補間演算手
段による各軸の速度の演算処理時間が、軌跡精度を維持
するために必要な処理時間より大きいとき、各軸の速度
の演算を簡易演算手段に切り換えることを特徴とするも
のである。
【0007】ここで、各軸の駆動手段はモータやシリン
ダなどである。上記構成により、簡易演算手段による各
軸の速度の演算処理時間は、直線補間演算手段と比較し
て格段に速く、直線補間演算手段の演算処理時間が、軌
跡精度を維持するために必要な処理時間より大きいと
き、各軸の速度を簡易演算手段に切り換える。よって、
軌跡の精度が維持される。
ダなどである。上記構成により、簡易演算手段による各
軸の速度の演算処理時間は、直線補間演算手段と比較し
て格段に速く、直線補間演算手段の演算処理時間が、軌
跡精度を維持するために必要な処理時間より大きいと
き、各軸の速度を簡易演算手段に切り換える。よって、
軌跡の精度が維持される。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明の実施の形態におけ
る多軸コントローラのブロック図である。
に基づいて説明する。図1は本発明の実施の形態におけ
る多軸コントローラのブロック図である。
【0009】図1において、1は上位のコンピュータで
あり、このコンピュータ1より、多軸コントローラ2の
CPU3へパラメータ(位置、速度)などが設定され
る。CPU3は、予め設定された多軸コントローラ2の
精度に基づいて軌跡精度を維持するサイクルタイムCを
演算し、このサイクルタイムCと入力した上記パラメー
タをメモリ4へ記憶する。
あり、このコンピュータ1より、多軸コントローラ2の
CPU3へパラメータ(位置、速度)などが設定され
る。CPU3は、予め設定された多軸コントローラ2の
精度に基づいて軌跡精度を維持するサイクルタイムCを
演算し、このサイクルタイムCと入力した上記パラメー
タをメモリ4へ記憶する。
【0010】5は、各軸の速度を演算する速度演算部で
あり、距離演算手段と、直線補間演算手段と、簡易演算
手段(詳細は後述する)とを有し、この速度演算部5に
おいて演算された各軸の速度FX,FY,FZは、各軸毎
に設けたパルスコントロール部6X,6Y,6Zへ出力
され、これらパルスコントロール部6X,6Y,6Zか
ら入力した速度FX,FY,FZに応じた周波数のパルス
が各軸のモータドライバ7X,7Y,7Zへ出力され、
これらモータドライバ7X,7Y,7Zにより各軸のモ
ータ8X,8Y,8Zが駆動される。またモータ8X,
8Y,8Zの回転軸にそれぞれ連結されているエンコー
ダ9X,9Y,9Zからモータ駆動に比例したパルスが
出力され、上記速度演算部5へ入力され、現在位置の座
標が計測される。また速度演算部5に、カウンタ10が接
続されている。
あり、距離演算手段と、直線補間演算手段と、簡易演算
手段(詳細は後述する)とを有し、この速度演算部5に
おいて演算された各軸の速度FX,FY,FZは、各軸毎
に設けたパルスコントロール部6X,6Y,6Zへ出力
され、これらパルスコントロール部6X,6Y,6Zか
ら入力した速度FX,FY,FZに応じた周波数のパルス
が各軸のモータドライバ7X,7Y,7Zへ出力され、
これらモータドライバ7X,7Y,7Zにより各軸のモ
ータ8X,8Y,8Zが駆動される。またモータ8X,
8Y,8Zの回転軸にそれぞれ連結されているエンコー
ダ9X,9Y,9Zからモータ駆動に比例したパルスが
出力され、上記速度演算部5へ入力され、現在位置の座
標が計測される。また速度演算部5に、カウンタ10が接
続されている。
【0011】上記距離演算手段11は、上記各エンコーダ
9X,9Y,9Zから出力されるパルスをカウントし
て、現在位置の座標(XS,YS,ZS)を計測するとと
もに、パラメータの位置{終点座標(XE,YE,
ZE)}と始点(現在位置)の座標(XS,YS,ZS)か
ら各軸の移動距離XJ(=XE−XS),YJ(=YE−
YS),ZJ(=ZE−ZS)を演算する。次に、求めた各
軸の移動距離XJ,YJ,ZJから最も長い距離を移動す
る軸を求め、この軸においてサイクルタイムC内に移動
可能な距離(設定値)を求めて移動距離を分割し、図2
に示すように、この距離を移動する際の各軸のサイクル
タイムC毎の目標座標(X1,Y1,Z1),(X2,
Y2,Z2)・・・(Xk,Yk,Zk)・・・(XE,
YE,ZE)を求める。そして、サイクルタイムC毎に現
在位置の座標(XS,YS,ZS)と次の目標座標(Xk,
Yk,Zk)との各軸の移動距離X(=Xk−XS),Y
(=Yk−YS),Z(=Zk−ZS)を演算し、出力す
る。
9X,9Y,9Zから出力されるパルスをカウントし
て、現在位置の座標(XS,YS,ZS)を計測するとと
もに、パラメータの位置{終点座標(XE,YE,
ZE)}と始点(現在位置)の座標(XS,YS,ZS)か
ら各軸の移動距離XJ(=XE−XS),YJ(=YE−
YS),ZJ(=ZE−ZS)を演算する。次に、求めた各
軸の移動距離XJ,YJ,ZJから最も長い距離を移動す
る軸を求め、この軸においてサイクルタイムC内に移動
可能な距離(設定値)を求めて移動距離を分割し、図2
に示すように、この距離を移動する際の各軸のサイクル
タイムC毎の目標座標(X1,Y1,Z1),(X2,
Y2,Z2)・・・(Xk,Yk,Zk)・・・(XE,
YE,ZE)を求める。そして、サイクルタイムC毎に現
在位置の座標(XS,YS,ZS)と次の目標座標(Xk,
Yk,Zk)との各軸の移動距離X(=Xk−XS),Y
(=Yk−YS),Z(=Zk−ZS)を演算し、出力す
る。
【0012】上記直線補間演算手段12は、各軸の速度F
X,FY,FZを、パラメータの速度(合成速度F)と、
距離演算手段11により入力した各軸の移動距離X,Y,
Zから上記式(1)により演算する。
X,FY,FZを、パラメータの速度(合成速度F)と、
距離演算手段11により入力した各軸の移動距離X,Y,
Zから上記式(1)により演算する。
【0013】上記簡易演算手段13は、距離演算手段11に
より入力した各軸の移動距離X,Y,Zから、図3のX
−Y平面、X−Z平面、Y−Z平面に示すように、各軸
の移動距離の最も長い距離を1として比率を求め、比率
1の軸の速度を1とし、各軸毎に移動距離毎に予め設定
されている「速度1」の速度Vを求め、他の軸の速度
を、速度Vに各軸の比率を乗算して求める。この簡易計
算は、乗算1回のみでよく、演算処理時間を格段に速く
することができる。
より入力した各軸の移動距離X,Y,Zから、図3のX
−Y平面、X−Z平面、Y−Z平面に示すように、各軸
の移動距離の最も長い距離を1として比率を求め、比率
1の軸の速度を1とし、各軸毎に移動距離毎に予め設定
されている「速度1」の速度Vを求め、他の軸の速度
を、速度Vに各軸の比率を乗算して求める。この簡易計
算は、乗算1回のみでよく、演算処理時間を格段に速く
することができる。
【0014】上記速度演算部5は、各軸の速度FX,
FY,FZを求め、各軸毎に設けたパルスコントロール部
6X,6Y,6Zへ出力する。その手順を説明する。 1.メモリ4に記憶されたサイクルタイムCとパラメー
タを入力すると、まず、距離演算手段11により各軸の移
動距離XJ,YJ,ZJを求めてサイクルタイムC毎の目
標座標を求め、現在位置の座標(XS,YS,ZS)と次
の目標座標との各軸の移動距離X,Y,Zを求めて出力
する。 2.直線補間演算手段12は、パラメータの速度(合成速
度F)と、距離演算手段11により入力した各軸の移動距
離X,Y,Zより各軸の速度FX,FY,FZを演算す
る。このとき、演算スタート信号をカウンタ10へ出力
し、演算ストップ信号をカウンタ10へ出力し、カウンタ
10よりカウントされた演算処理時間Tを入力する。 3.次に、カウンタ10より入力した演算処理時間Tがサ
イクルタイムC以内か(T≦Cか)を判断し、以内のと
きは、各軸の速度FX,FY,FZの演算を直線補間演算
手段12で行うこととし、以下、サイクルタイムC毎に直
線補間演算手段12により演算された各軸の速度FX,
FY,FZをパルスコントロール部6X,6Y,6Zへ出
力する。 4.上記演算時間TがサイクルタイムCより大きいとき
(T>C)、各軸の速度FX,FY,FZの演算を簡易演
算手段13で行うこととし、簡易演算手段13は、距離演算
手段11により入力した各軸の移動距離X,Y,Zより各
軸の速度FX,FY,FZを演算する。以下、サイクルタ
イムC毎に簡易演算手段13により演算された各軸の速度
FX,FY,FZをパルスコントロール部6X,6Y,6
Zへ出力する。
FY,FZを求め、各軸毎に設けたパルスコントロール部
6X,6Y,6Zへ出力する。その手順を説明する。 1.メモリ4に記憶されたサイクルタイムCとパラメー
タを入力すると、まず、距離演算手段11により各軸の移
動距離XJ,YJ,ZJを求めてサイクルタイムC毎の目
標座標を求め、現在位置の座標(XS,YS,ZS)と次
の目標座標との各軸の移動距離X,Y,Zを求めて出力
する。 2.直線補間演算手段12は、パラメータの速度(合成速
度F)と、距離演算手段11により入力した各軸の移動距
離X,Y,Zより各軸の速度FX,FY,FZを演算す
る。このとき、演算スタート信号をカウンタ10へ出力
し、演算ストップ信号をカウンタ10へ出力し、カウンタ
10よりカウントされた演算処理時間Tを入力する。 3.次に、カウンタ10より入力した演算処理時間Tがサ
イクルタイムC以内か(T≦Cか)を判断し、以内のと
きは、各軸の速度FX,FY,FZの演算を直線補間演算
手段12で行うこととし、以下、サイクルタイムC毎に直
線補間演算手段12により演算された各軸の速度FX,
FY,FZをパルスコントロール部6X,6Y,6Zへ出
力する。 4.上記演算時間TがサイクルタイムCより大きいとき
(T>C)、各軸の速度FX,FY,FZの演算を簡易演
算手段13で行うこととし、簡易演算手段13は、距離演算
手段11により入力した各軸の移動距離X,Y,Zより各
軸の速度FX,FY,FZを演算する。以下、サイクルタ
イムC毎に簡易演算手段13により演算された各軸の速度
FX,FY,FZをパルスコントロール部6X,6Y,6
Zへ出力する。
【0015】X−Y平面におけるX軸とY軸の軌跡の一
例を図4に示す。このように、直線補間演算手段12にお
ける式(1)による演算処理時間が軌跡精度を維持する
サイクルタイムCより大きくなったとき、簡易演算手段
13における簡易計算方法を用いて演算処理時間を速くす
ることにより、サイクルタイムCを維持し、必要な軌跡
精度を維持することができ、他の装置への接触を避けな
がら多軸のコントロールを続行することができる。
例を図4に示す。このように、直線補間演算手段12にお
ける式(1)による演算処理時間が軌跡精度を維持する
サイクルタイムCより大きくなったとき、簡易演算手段
13における簡易計算方法を用いて演算処理時間を速くす
ることにより、サイクルタイムCを維持し、必要な軌跡
精度を維持することができ、他の装置への接触を避けな
がら多軸のコントロールを続行することができる。
【0016】なお、本実施の形態では、距離演算手段11
では、各軸の移動距離XJ,YJ,Z Jに応じて各軸のサ
イクルタイムC毎の目標座標に分割し、サイクルタイム
C毎に現在位置の座標(XS,YS,ZS)と次の目標座
標(Xk,Yk,Zk)との各軸の移動距離X(=Xk−X
S),Y(=Yk−YS),Z(=Zk−ZS)を演算し、
出力しているが、各軸の移動距離XJ,YJ,ZJが小さ
いとき、あるいは各軸の移動可能な距離(設定値)が大
きいときは、目標座標を求める必要はなく、各軸の移動
距離を、終点座標との距離、すなわちX=XE−XS,Y
=YE−YS,Z=ZE−ZSとすることができる。
では、各軸の移動距離XJ,YJ,Z Jに応じて各軸のサ
イクルタイムC毎の目標座標に分割し、サイクルタイム
C毎に現在位置の座標(XS,YS,ZS)と次の目標座
標(Xk,Yk,Zk)との各軸の移動距離X(=Xk−X
S),Y(=Yk−YS),Z(=Zk−ZS)を演算し、
出力しているが、各軸の移動距離XJ,YJ,ZJが小さ
いとき、あるいは各軸の移動可能な距離(設定値)が大
きいときは、目標座標を求める必要はなく、各軸の移動
距離を、終点座標との距離、すなわちX=XE−XS,Y
=YE−YS,Z=ZE−ZSとすることができる。
【0017】また各軸の駆動手段としてモータを使用し
ているが、シリンダを使用することも可能である。この
とき、エンコーダに代えて、シリンダのロッドの伸縮を
測定する。
ているが、シリンダを使用することも可能である。この
とき、エンコーダに代えて、シリンダのロッドの伸縮を
測定する。
【0018】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、必要
な軌跡精度を維持でき、他の装置への接触を防止するこ
とができる。
な軌跡精度を維持でき、他の装置への接触を防止するこ
とができる。
【図1】本発明の実施の形態における多軸コントローラ
のブロック図である。
のブロック図である。
【図2】同多軸コントロールの制御方法の説明図であ
る。
る。
【図3】同多軸コントロールの簡易演算方法の説明図で
ある。
ある。
【図4】同多軸コントロールによる軸の軌跡図である。
【図5】多軸コントロールの説明図である。
1 上位コンピュータ 2 多軸コントローラ 3 CPU 4 メモリ 5 速度演算部 6X,6Y,6Z パルスコントロール部 7X,7Y,7Z ドライバ 8X,8Y,8Z モータ 9X,9Y,9Z エンコーダ 10 カウンタ 11 距離演算手段 12 直線補間演算手段 13 簡易演算手段
Claims (1)
- 【請求項1】 指令された終点位置の座標と指令速度に
応じて、各軸の速度を演算し、各軸の駆動手段を駆動す
る多軸コントローラであって、 前記終点位置の座標と現在位置の座標から各軸の移動距
離を演算する距離演算手段と、 各軸の速度を、前記指令された速度と、前記距離演算手
段により求められた各軸の移動距離から直線補間式によ
り求める直線補間演算手段と、 前記距離演算手段により求められた移動距離の最も長い
距離を1として各移動距離の比率を求め、また移動距離
の最も長い軸の移動距離毎に予め設定されている速度を
求め、他の各軸の速度を、求めた速度に前記求めた各軸
の比率を乗算して求める簡易演算手段とを備え、 前記直線補間演算手段による各軸の速度の演算処理時間
が、軌跡精度を維持するために必要な処理時間より大き
いとき、各軸の速度の演算を簡易演算手段に切り換える
ことを特徴とする多軸コントローラ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25444998A JP3419319B2 (ja) | 1998-09-09 | 1998-09-09 | 多軸コントローラ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25444998A JP3419319B2 (ja) | 1998-09-09 | 1998-09-09 | 多軸コントローラ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000084873A true JP2000084873A (ja) | 2000-03-28 |
JP3419319B2 JP3419319B2 (ja) | 2003-06-23 |
Family
ID=17265176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25444998A Expired - Fee Related JP3419319B2 (ja) | 1998-09-09 | 1998-09-09 | 多軸コントローラ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3419319B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106154876A (zh) * | 2016-07-15 | 2016-11-23 | 北京光年无限科技有限公司 | 一种智能机器人及机器人操作*** |
-
1998
- 1998-09-09 JP JP25444998A patent/JP3419319B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3419319B2 (ja) | 2003-06-23 |
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