JPS6236243B2 - - Google Patents
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- JPS6236243B2 JPS6236243B2 JP12597279A JP12597279A JPS6236243B2 JP S6236243 B2 JPS6236243 B2 JP S6236243B2 JP 12597279 A JP12597279 A JP 12597279A JP 12597279 A JP12597279 A JP 12597279A JP S6236243 B2 JPS6236243 B2 JP S6236243B2
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000004044 response Effects 0.000 description 7
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は自動位置制御装置に関し、より特定
的にはプレイバツク方式を用いる位置制御装置の
改良された追従制御に関する。
的にはプレイバツク方式を用いる位置制御装置の
改良された追従制御に関する。
従来のプレイバツク方式を用いるロボツト等に
おいては、テイーチングされた通過点を直線また
は円弧補間等を用いて、被制御装置の移動軌跡
(パス)を作成し、それに基づいて被制御装置の
指令位置情報としている。このような従来の方法
では、被制御装置の慣性、摩擦などに基づく応答
特性により、パスの速度や位置精度が悪いという
問題があつた。
おいては、テイーチングされた通過点を直線また
は円弧補間等を用いて、被制御装置の移動軌跡
(パス)を作成し、それに基づいて被制御装置の
指令位置情報としている。このような従来の方法
では、被制御装置の慣性、摩擦などに基づく応答
特性により、パスの速度や位置精度が悪いという
問題があつた。
そこで、最近では、このようなプレイバツク方
式を用いるロボツトにおいて、制御対象の特性で
ある伝達関数(制御系全体の入力と出力との関
係)を考慮して、テイーチングされた目標点から
負荷ないし駆動系の慣性に対応した新しい目標値
を演算し、これを用いてロボツトを追従制御させ
るようにしたものが提案されている。しかしなが
ら、速度が速くなればなるほど、単に慣性のみを
考慮するだけでは、不十分である。というのは、
制御対象(被制御装置)の総合的な応答特性を十
分考慮しなければ、高速でかつ高精度でパスに追
従させることができないからである。
式を用いるロボツトにおいて、制御対象の特性で
ある伝達関数(制御系全体の入力と出力との関
係)を考慮して、テイーチングされた目標点から
負荷ないし駆動系の慣性に対応した新しい目標値
を演算し、これを用いてロボツトを追従制御させ
るようにしたものが提案されている。しかしなが
ら、速度が速くなればなるほど、単に慣性のみを
考慮するだけでは、不十分である。というのは、
制御対象(被制御装置)の総合的な応答特性を十
分考慮しなければ、高速でかつ高精度でパスに追
従させることができないからである。
それゆえに、この発明の主たる目的は、慣性の
みならず総合的な応答特性を考慮した制御が行
え、それによつて高速度かつ高精度でパスに追従
させることができるプレイバツク方式の自動位置
制御装置を提供することである。
みならず総合的な応答特性を考慮した制御が行
え、それによつて高速度かつ高精度でパスに追従
させることができるプレイバツク方式の自動位置
制御装置を提供することである。
この発明は、要約すれば、たとえば前後4点の
テイーチング点より、3次元のパスを直線あるい
は曲線の区別なしに、なめらかに接続すると共
に、駆動系を無駄時間と1次遅れ系で近似するこ
とにより、慣性のみならず総合的な応答特性を考
慮した制御が行えるようにしたものである。
テイーチング点より、3次元のパスを直線あるい
は曲線の区別なしに、なめらかに接続すると共
に、駆動系を無駄時間と1次遅れ系で近似するこ
とにより、慣性のみならず総合的な応答特性を考
慮した制御が行えるようにしたものである。
この発明の上述の目的およびその他の目的と特
徴は図面を参照して行う以下の詳細な説明から一
層明らかとなろう。
徴は図面を参照して行う以下の詳細な説明から一
層明らかとなろう。
第1図はこの発明の背景となるかつこの発明が
適用される自動溶断装置の一例を示す図である。
この自動溶断(切断)ロボツトは、水平方向すな
わちX軸方向に延長された基台101を含み、こ
の基台101上には、第1の移動体102がこの
X軸方向に移動自在に搭載されている。移動体1
02には、一体的に、コラム103が立設され、
このコラム103によつて垂直方向すなわちZ軸
方向に移動自在に第2の移動体104が嵌装され
る。さらに、この移動体104には、X軸方向お
よびZ軸方向と直角の方向すなわちY軸方向に移
動自在に、ビーム105が支承される。このビー
ム105の先端には、Z軸方向と同方向の軸10
6a回りに軸106が支承され、この軸106の
回動角はΦで表わされている。さらに、この軸1
06の下端には、平衡リンク装置107を介し
て、溶断ないし切断トーチ109の取付金具10
8が支持されている。この平衡リンク装置107
は、トーチ109の姿勢角Ψを可変に、さらにい
かなる角度Ψにおいても、トーチ109の作業点
109aの位置が、軸106a上の一定点に存在
するように構成されている。さらに、取付金具1
08は、その取付けたトーチ109がその軸10
8aの回りに回動自在とされていて、その回動角
をΘで表わす。すなわち、この第1図に示す切断
ロボツト100は、X,Y,Z,Φ,ΨおよびΘ
の6つの自由度を有し、さらに、その位置制御装
置のための駆動系や制御装置たとえばコンピユー
タなどが付属的に設けられる。そして、トーチ1
09によつてワークピース200の切断線201
に沿つて、このワークピース200を溶断ないし
切断する。
適用される自動溶断装置の一例を示す図である。
この自動溶断(切断)ロボツトは、水平方向すな
わちX軸方向に延長された基台101を含み、こ
の基台101上には、第1の移動体102がこの
X軸方向に移動自在に搭載されている。移動体1
02には、一体的に、コラム103が立設され、
このコラム103によつて垂直方向すなわちZ軸
方向に移動自在に第2の移動体104が嵌装され
る。さらに、この移動体104には、X軸方向お
よびZ軸方向と直角の方向すなわちY軸方向に移
動自在に、ビーム105が支承される。このビー
ム105の先端には、Z軸方向と同方向の軸10
6a回りに軸106が支承され、この軸106の
回動角はΦで表わされている。さらに、この軸1
06の下端には、平衡リンク装置107を介し
て、溶断ないし切断トーチ109の取付金具10
8が支持されている。この平衡リンク装置107
は、トーチ109の姿勢角Ψを可変に、さらにい
かなる角度Ψにおいても、トーチ109の作業点
109aの位置が、軸106a上の一定点に存在
するように構成されている。さらに、取付金具1
08は、その取付けたトーチ109がその軸10
8aの回りに回動自在とされていて、その回動角
をΘで表わす。すなわち、この第1図に示す切断
ロボツト100は、X,Y,Z,Φ,ΨおよびΘ
の6つの自由度を有し、さらに、その位置制御装
置のための駆動系や制御装置たとえばコンピユー
タなどが付属的に設けられる。そして、トーチ1
09によつてワークピース200の切断線201
に沿つて、このワークピース200を溶断ないし
切断する。
第2図は第1図に示すロボツト100の位置制
御のための概略ブロツク図を示す。この第2図に
おいて、共通バス500には、操作卓300、コ
ンピユータ400および各軸の位置決め装置60
0x,600y,600z,600〓,600〓,
600〓が連結されている。
御のための概略ブロツク図を示す。この第2図に
おいて、共通バス500には、操作卓300、コ
ンピユータ400および各軸の位置決め装置60
0x,600y,600z,600〓,600〓,
600〓が連結されている。
操作卓300は、第3図に詳細に示すが、モー
ド切換スイツチ301が設けられる。このモード
切換スイツチ301は、「M」の位置でマニユア
ルモードを設定し、「MT」の位置でマニユアル
操作によるテイーチングモード、「ST」の位置で
第1図に示すワークピース200の切断線201
を検出する光学手段等を作動させてするテイーチ
ングモード、「TE」の位置でテストモード、
「A」の位置でオートモードを、それぞれ設定し
得る。そして、このようなモード切換スイツチ3
01からは、バス500に各モードに相当する信
号が導出される。この操作卓300は、さらに、
溶断ないし切断速さ指令スイツチ302、スター
トボタンスイツチ303を含む。さらに、操作卓
300は、各軸のマニユアル操作スイツチ304
x,304y,34z,304〓,304〓,およ
び304〓を有する。これらスイツチ304x,
304y,および304zは、それぞれ、「U」側
に倒すことにより各制御軸に沿つて原点より遠ざ
かる方向にトーチ109を移動させ、「D」側へ
倒すことによりトーチ109を原点に接近させる
方向に移動させる。さらに、スイツチ304〓,
304〓,および304〓は、「C」側へ倒すこ
とにより、各軸回りに時計方向に回動制御させ、
「CC」側へ倒すことにより反時計方向に回動制御
させるものである。
ド切換スイツチ301が設けられる。このモード
切換スイツチ301は、「M」の位置でマニユア
ルモードを設定し、「MT」の位置でマニユアル
操作によるテイーチングモード、「ST」の位置で
第1図に示すワークピース200の切断線201
を検出する光学手段等を作動させてするテイーチ
ングモード、「TE」の位置でテストモード、
「A」の位置でオートモードを、それぞれ設定し
得る。そして、このようなモード切換スイツチ3
01からは、バス500に各モードに相当する信
号が導出される。この操作卓300は、さらに、
溶断ないし切断速さ指令スイツチ302、スター
トボタンスイツチ303を含む。さらに、操作卓
300は、各軸のマニユアル操作スイツチ304
x,304y,34z,304〓,304〓,およ
び304〓を有する。これらスイツチ304x,
304y,および304zは、それぞれ、「U」側
に倒すことにより各制御軸に沿つて原点より遠ざ
かる方向にトーチ109を移動させ、「D」側へ
倒すことによりトーチ109を原点に接近させる
方向に移動させる。さらに、スイツチ304〓,
304〓,および304〓は、「C」側へ倒すこ
とにより、各軸回りに時計方向に回動制御させ、
「CC」側へ倒すことにより反時計方向に回動制御
させるものである。
なお、コンピユータ400は、周知のように、
入出力インタフエース回路401、算術論理ユニ
ツト(ALU)402、リードオンリメモリ
(ROM)403およびランダムアクセスメモリ
(RAM)404を含む。
入出力インタフエース回路401、算術論理ユニ
ツト(ALU)402、リードオンリメモリ
(ROM)403およびランダムアクセスメモリ
(RAM)404を含む。
そして、第3図に示す操作卓300の操作にし
たがつて、第2図に示すコンピユータ400から
各軸位置決め装置600xないし600〓に、指
令位置情報を与える。それと共に、これら位置決
め装置600xないし600〓から指令位置に達
したことを表わす信号が、フイードバツクされ
る。
たがつて、第2図に示すコンピユータ400から
各軸位置決め装置600xないし600〓に、指
令位置情報を与える。それと共に、これら位置決
め装置600xないし600〓から指令位置に達
したことを表わす信号が、フイードバツクされ
る。
第4図には、従来の各軸の位置決め装置600
xないし600〓のうち、代表的にX軸の位置決
め装置600xのブロツク図が示される。残余の
位置決め装置600yないし600〓は、この第
4図に示す構成とほぼ同様であるので、ここでは
X軸の位置決め装置600xについて説明し、そ
の他の軸については説明を省略する。位置決め装
置600xには、バス500すなわちコンピユー
タ400からの指令位置情報を受取るためのバツ
フアレジスタ601xが設けられる。このバツフ
ア601xには、コンピユータ400から時間間
隔tで送り出される指令位置情報がロードされ、
その出力はD/A変換器602xに与えられる。
したがつて、602xの出力はサーボアンプ60
3xの一方入力に与えられる。このサーボアンプ
603xの他方入力には、たとえばインクリメン
タルエンコーダなどを含む位置検出器605xか
らの検出出力を受ける。そして、サーボアンプ6
03xの出力は油圧回路など(図示せず)を作動
させるモータ604xの駆動入力として与えられ
る。したがつて、これら各コンポーネント603
x,604xおよび605xによつて、駆動系が構
成される。位置検出器605xからは、さらに、
この駆動系によつて、指令位置に達したことを表
わす信号が、バス500を介してコンピユータ4
00に与えられる。
xないし600〓のうち、代表的にX軸の位置決
め装置600xのブロツク図が示される。残余の
位置決め装置600yないし600〓は、この第
4図に示す構成とほぼ同様であるので、ここでは
X軸の位置決め装置600xについて説明し、そ
の他の軸については説明を省略する。位置決め装
置600xには、バス500すなわちコンピユー
タ400からの指令位置情報を受取るためのバツ
フアレジスタ601xが設けられる。このバツフ
ア601xには、コンピユータ400から時間間
隔tで送り出される指令位置情報がロードされ、
その出力はD/A変換器602xに与えられる。
したがつて、602xの出力はサーボアンプ60
3xの一方入力に与えられる。このサーボアンプ
603xの他方入力には、たとえばインクリメン
タルエンコーダなどを含む位置検出器605xか
らの検出出力を受ける。そして、サーボアンプ6
03xの出力は油圧回路など(図示せず)を作動
させるモータ604xの駆動入力として与えられ
る。したがつて、これら各コンポーネント603
x,604xおよび605xによつて、駆動系が構
成される。位置検出器605xからは、さらに、
この駆動系によつて、指令位置に達したことを表
わす信号が、バス500を介してコンピユータ4
00に与えられる。
このように、従来の位置決め装置は、フイード
バツクループを用いるのが一般的である。このよ
うな、駆動系の応答特性は、たとえば第5図の実
線で示されるような特性を持つたものとなる。こ
のような特性を、以下に述べるような目的で、簡
単化するために、この第5図の破線で示すような
1次遅れTと無駄時間τで近似する。これらの値
は実際の装置での測定やシユミレートによつて最
も誤差が少なくなるように、たとえば第5図に示
す斜線部分の面積が最小となるように、決定する
か、あるいは最小2乗法によつて決定する。
バツクループを用いるのが一般的である。このよ
うな、駆動系の応答特性は、たとえば第5図の実
線で示されるような特性を持つたものとなる。こ
のような特性を、以下に述べるような目的で、簡
単化するために、この第5図の破線で示すような
1次遅れTと無駄時間τで近似する。これらの値
は実際の装置での測定やシユミレートによつて最
も誤差が少なくなるように、たとえば第5図に示
す斜線部分の面積が最小となるように、決定する
か、あるいは最小2乗法によつて決定する。
この近似された駆動系の伝達関数G(s)は、入
力をX(s)とし、出力をY(s)とすれば、 G(s)=Y(s)/X(s)=e−〓s/1+Ts…
…(1) で示される。この第(1)式より、入力X(s)を求め
ると、X(s)・e-〓s=Y(s)(1+Ts)となる。
これを実時間系に直すと、 x(t-〓)=y(t)+T・(y(t)/dt) ……(2) となる。そして、望ましい出力y(t)がなんらか
の式で示されるようならば、逆にy(t)+T×
(y(t)/dt)を、無駄時間τだけ時間を進めて入
力す ればよいということになる。詳細は後述する。
力をX(s)とし、出力をY(s)とすれば、 G(s)=Y(s)/X(s)=e−〓s/1+Ts…
…(1) で示される。この第(1)式より、入力X(s)を求め
ると、X(s)・e-〓s=Y(s)(1+Ts)となる。
これを実時間系に直すと、 x(t-〓)=y(t)+T・(y(t)/dt) ……(2) となる。そして、望ましい出力y(t)がなんらか
の式で示されるようならば、逆にy(t)+T×
(y(t)/dt)を、無駄時間τだけ時間を進めて入
力す ればよいということになる。詳細は後述する。
一方、テイーチングされた各点をなめらかに結
ぶ式を求める必要がある。
ぶ式を求める必要がある。
第6図はバスをなめらかに接続する方法につい
て説明するための図である。そして、この第6図
において、各テイーチング点の位置座標はベクト
ル表示Ri(i;1ないしn)とする。そして、
今、曲線分をパラメータによるベクトル表示とし
てDi,o(u)と表現する。ただし、第1の添字i
は、i番目の接続要素であることを示し、第2番
目の添字nは、n段階目に作られた曲線分である
ことを示し、uはパラメータで0から1の間を動
くものとする。
て説明するための図である。そして、この第6図
において、各テイーチング点の位置座標はベクト
ル表示Ri(i;1ないしn)とする。そして、
今、曲線分をパラメータによるベクトル表示とし
てDi,o(u)と表現する。ただし、第1の添字i
は、i番目の接続要素であることを示し、第2番
目の添字nは、n段階目に作られた曲線分である
ことを示し、uはパラメータで0から1の間を動
くものとする。
こうしておいて、Di,o(u)をDi,o-1(u)とDi+1,o-
1(u)の曲線分を、ウエイトω(τ)なる配分で、
uを移動させたときの擬似重心点の軌跡とすれ
ば、次式(3)のように表わされる。
1(u)の曲線分を、ウエイトω(τ)なる配分で、
uを移動させたときの擬似重心点の軌跡とすれ
ば、次式(3)のように表わされる。
Di,o(u)={∫1 uω(τ)・Di,o-1(〓)dτ
+∫u 0ω(τ)・Di+1,o-1(〓)dτ}
÷{∫1 uω(τ)dτ+∫u pω(τ)dτ}
……(3) ここで、ω(u)は∫1 0ω(τ)dτ=1を満
たすものとし、また最初のテイーチング点をRi
とおけば、第0段目の曲線分は Di,0(u)=Ri・f0,0(u) f0,0(u)=1 ……(4) であるので、第1段階目の曲線分は次式(5)で表わ
される。
……(3) ここで、ω(u)は∫1 0ω(τ)dτ=1を満
たすものとし、また最初のテイーチング点をRi
とおけば、第0段目の曲線分は Di,0(u)=Ri・f0,0(u) f0,0(u)=1 ……(4) であるので、第1段階目の曲線分は次式(5)で表わ
される。
Di,1(u)=Ri・f0,1(u)
+Ri+1・1fi,1(u) ……(5)
ここで、f0,1(u)
=∫1 uω(τ)dτ=1−u
f1,1(u)
=∫u 0ω(τ)dτ=u
である。
以下同様にして、第n段階目の曲線分は
で表わされる。
いま、着目しているのが第3段階目の曲線分の
方程式であるので、これをuをパラメータとする
式で表わせば次式(7)で表わされる。
方程式であるので、これをuをパラメータとする
式で表わせば次式(7)で表わされる。
Di,3(u)=Ri・f0,3(u)+Ri+1
・f1,3(u)+Ri+2・f2,3(u)
+Ri+3・f3,3(u) ……(7)
ただし、f0,3=(1−3u×3u2−u3)/6
f1,3=(4−6u2+3u3)/6
f2,3=(1+3u+3u2−3u3)/6
f3,3=u3/6
ここで、0≦u≦1とする。
さて、前記(7)式においては、Ri点より曲線分
を作り出しているが、この曲線は第6図に示すよ
うに、指示されたRi点を通つていない。実際の
問題としては、必要なのはテイーチングされた点
を通り、なおかつ十分になめらかであるような曲
線の方程式である。この処理を行うために、逆に
テイーチング点Ri点より、計算上の基準点Pi点
を求め、この基準点Pi点の値を前(7)式に代入す
れば良いことになる。
を作り出しているが、この曲線は第6図に示すよ
うに、指示されたRi点を通つていない。実際の
問題としては、必要なのはテイーチングされた点
を通り、なおかつ十分になめらかであるような曲
線の方程式である。この処理を行うために、逆に
テイーチング点Ri点より、計算上の基準点Pi点
を求め、この基準点Pi点の値を前(7)式に代入す
れば良いことになる。
基準点Piを求めるために、前(7)式のu=0の
ときを考えれば、 6・Pi=Ri+4・Ri+1+Ri+2 ……(8) となり、iに関する連立方程式を解けば{Ri}
より{Pi}が求められるが、実際問題として
は、遠くの{Ri}がPiにおよぼす誤差は微少で
あるので、基準点Piに関して前後9点程度のテ
イーチング点Riを考えればよい。このときの連
立方程式の近似解は Pi=√3Ri,Pi+j=Ri・αj ただしα=√3−2 これらをまとめれば と表わされる。
ときを考えれば、 6・Pi=Ri+4・Ri+1+Ri+2 ……(8) となり、iに関する連立方程式を解けば{Ri}
より{Pi}が求められるが、実際問題として
は、遠くの{Ri}がPiにおよぼす誤差は微少で
あるので、基準点Piに関して前後9点程度のテ
イーチング点Riを考えればよい。このときの連
立方程式の近似解は Pi=√3Ri,Pi+j=Ri・αj ただしα=√3−2 これらをまとめれば と表わされる。
そして、この(9)式において、Piを順次i=1
ないしnまで計算して求める。ただし、テイーチ
ングされていない境界外のベクトルRi±jに対し
ては、たとえばテイーチング点の延長した点を入
れるなどして、適当な値を代入する。さて、前(9)
式で求めた点Piから点Riを通り、各区間の接続
が十分なめらかであるようなパスの方程式Di(u)
は、次式(10)で表わされる。
ないしnまで計算して求める。ただし、テイーチ
ングされていない境界外のベクトルRi±jに対し
ては、たとえばテイーチング点の延長した点を入
れるなどして、適当な値を代入する。さて、前(9)
式で求めた点Piから点Riを通り、各区間の接続
が十分なめらかであるようなパスの方程式Di(u)
は、次式(10)で表わされる。
Di(u)=f0×Pi+f1×Pi+1
+f2×Pi+2+f3×Pi+3 ……(10)
ただし、f0=1−3u+3u2−u3/6
f1=4−6u2+3u3/6
f2=1+3u+3u2−3u3/6
f3=u3/6
0≦u≦1
なお、このようなパスの方程式は、たとえば
1976年12月発行の「情報処理」のVol.17No.12など
ですでに知られている。
1976年12月発行の「情報処理」のVol.17No.12など
ですでに知られている。
ところが、前(10)式において、uを区間0≦u≦
1の間で、一定間隔に代入してDi(u)の値を求め
ても、パス上の移動距離は等間隔になる保証はな
いので、前(2)式のように、位置指令のみで速度な
らびに位置のコントロールを行おうとするときは
きわめて不便である。したがつて、こ発明ではu
にかわる新しい変数tを用いて、 u=at3+bt2+ct ……(11) の変換を行う。そして、変数tを等間隔に取れ
ば、パス上の指令位置も等間隔となる。そのよう
に前(10)式を変形する。このために、uの期間内
で、0,1/2,1の3点で、dD/dtが望ましい値
Vcと なるように、a,b,およびcを決定する。uが
それぞれ0,1/2,1のときの変数tの値を、それ ぞれt0,t1,およびt2とし、dD/duの値をそれぞれ V0,V1,およびV2とすれば、前(11)式より、 となる。
1の間で、一定間隔に代入してDi(u)の値を求め
ても、パス上の移動距離は等間隔になる保証はな
いので、前(2)式のように、位置指令のみで速度な
らびに位置のコントロールを行おうとするときは
きわめて不便である。したがつて、こ発明ではu
にかわる新しい変数tを用いて、 u=at3+bt2+ct ……(11) の変換を行う。そして、変数tを等間隔に取れ
ば、パス上の指令位置も等間隔となる。そのよう
に前(10)式を変形する。このために、uの期間内
で、0,1/2,1の3点で、dD/dtが望ましい値
Vcと なるように、a,b,およびcを決定する。uが
それぞれ0,1/2,1のときの変数tの値を、それ ぞれt0,t1,およびt2とし、dD/duの値をそれぞれ V0,V1,およびV2とすれば、前(11)式より、 となる。
一方、前(10)式から、次式(13)式が得られる。
dD/du=1/2
{(Pi+3−3Pi+2+3Pi+1−Pi)×u2
+(2Pi+2−4Pi+1+2Pi)
×u+(Pi+2−Pi)} ……(13)
そして、この第(13)式にuの値を代入するこ
とにより、 が得られる。この(14)式と次式(15)式とによ
り、第(16)式が得られる。
とにより、 が得られる。この(14)式と次式(15)式とによ
り、第(16)式が得られる。
そして、前(12)式と(16)式とを満足するa,
b,およびcの係数を、たとえば収束演算等の方
法で決定すれば、望ましい形でのパスの方程式が
次式(17)で得られる。
b,およびcの係数を、たとえば収束演算等の方
法で決定すれば、望ましい形でのパスの方程式が
次式(17)で得られる。
D(t)=1/6.0{(Pi+3−3Pi+2+3Pi+1
−Pi)(at3+bt2+ct)3
+(3Pi+2−6Pi+1+3Pi)
(at3+bt2+ct)2
+(3Pi+2−3Pi)(at3+bt2+ct)
+(Pi+2+4・Pi+1+Pi)}
dD(t)/dt=1/2.0{(Pi+3−3Pi+2
+3Pi+1−Pi)(at3+bt2+ct)2
+(2Pi+2−4Pi+1+2Pi)
(at3+bt2+ct)
+(Pi+2−Pi)}(3at2+2bt+c) ……(17)
この第(17)式からもわかるように、指令値を
更新する時間間隔と、要求されるパス上の速度V
cとにより、適当な時間tの刻みを設けて、前
(17)式の計算を行い、そして前(2)式に代入すれ
ば、駆動系の1次遅れを見込んだ指令値が計算で
きる。
更新する時間間隔と、要求されるパス上の速度V
cとにより、適当な時間tの刻みを設けて、前
(17)式の計算を行い、そして前(2)式に代入すれ
ば、駆動系の1次遅れを見込んだ指令値が計算で
きる。
第7図は無駄時間の補正を行なう回路の一例を
示す図である。なお、この回路はX軸について記
しているが、他の軸についても同様である。この
第7図の回路において、前述の第4図の従来の回
路との違いは、バツフア601xとD/A変換器
602xとの間にクロツクパルス発生器608xと
メモリレジスタ607xで構成される出力遅延回
路が付加されている点である。メモリレジスタ6
07xは、遅延時間(τ0−τx)をクロツクパル
ス発生器608xのクロツク周期で除した数だけ
のメモリ領域を持つており、さらにメモリの最上
位はバツフア601xに接続され、またメモリの
最下位はD/A変換器602xに接続されてい
る。なお、τ0は各軸の無駄時間の中で最も大き
いものを表わし、τxはX軸の無駄時間を表わし
ている。
示す図である。なお、この回路はX軸について記
しているが、他の軸についても同様である。この
第7図の回路において、前述の第4図の従来の回
路との違いは、バツフア601xとD/A変換器
602xとの間にクロツクパルス発生器608xと
メモリレジスタ607xで構成される出力遅延回
路が付加されている点である。メモリレジスタ6
07xは、遅延時間(τ0−τx)をクロツクパル
ス発生器608xのクロツク周期で除した数だけ
のメモリ領域を持つており、さらにメモリの最上
位はバツフア601xに接続され、またメモリの
最下位はD/A変換器602xに接続されてい
る。なお、τ0は各軸の無駄時間の中で最も大き
いものを表わし、τxはX軸の無駄時間を表わし
ている。
上記のような構成において、クロツクパルス発
生器608xからメモリレジスタ607xにクロツ
クパルスが与えられると、メモリレジスタ607
xの内容は順次1段ずつ下段にシフトされ、最下
位のメモリの内容がD/A変換器602xに与え
られる。また、メモリの最上位にはバツフア60
1xの内容が書込まれる。したがつて、バツフア
601xに書込まれた指令位置情報は遅延時間
(τ0−τx)に応じたクロツクパルスがメモリレ
ジスタ607xに入力された後に、D/A変換器
602xに転送される。すなわち、メモリレジス
タ607xとクロツクパルス発生器608xとで構
成される出力遅延回路は、バツフア601xに書
込まれた指令位置情報を遅延時間(τ0−τx)
だけ遅延させてD/A変換器602xに転送す
る。
生器608xからメモリレジスタ607xにクロツ
クパルスが与えられると、メモリレジスタ607
xの内容は順次1段ずつ下段にシフトされ、最下
位のメモリの内容がD/A変換器602xに与え
られる。また、メモリの最上位にはバツフア60
1xの内容が書込まれる。したがつて、バツフア
601xに書込まれた指令位置情報は遅延時間
(τ0−τx)に応じたクロツクパルスがメモリレ
ジスタ607xに入力された後に、D/A変換器
602xに転送される。すなわち、メモリレジス
タ607xとクロツクパルス発生器608xとで構
成される出力遅延回路は、バツフア601xに書
込まれた指令位置情報を遅延時間(τ0−τx)
だけ遅延させてD/A変換器602xに転送す
る。
ところで、第4図に示す従来の回路では、各軸
に無駄時間τx,τY,……τ〓が存在したとき、
コンピユータ400により求められた指令値が各
軸同時にバツフアに書込まれても実際に各軸が動
き出すまで、それぞれ、τx,τY,……τ〓なる
時間が費され、軸間の同期がとれずに、各軸がば
らばらに動くため、パスの追従精度が悪くなると
いつた問題があつた。そこで、第7図に示したよ
うな出力遅延回路を設け、たとえば軸の中で最も
大きな無駄時間を持つものを基準値τ0として、
X軸にはτ0−τx,Y軸にはτ0−τY,……の
値を持つように遅延時間を設定しておけば、バツ
フアに書込まれた指令位置情報は、たとえばX軸
の場合(τ0−τx)時間だけ遅れてD/A変換
器602xに転送され、さらに軸が動くまでτxの
時間がかかり、合わせてτ0の時間がかかること
になる。したがつて、全軸ともバツフアに指令位
置情報が書込まれた時刻からτ0時間後に動き出
すことになり、パスの追従精度は大幅に向上され
る。
に無駄時間τx,τY,……τ〓が存在したとき、
コンピユータ400により求められた指令値が各
軸同時にバツフアに書込まれても実際に各軸が動
き出すまで、それぞれ、τx,τY,……τ〓なる
時間が費され、軸間の同期がとれずに、各軸がば
らばらに動くため、パスの追従精度が悪くなると
いつた問題があつた。そこで、第7図に示したよ
うな出力遅延回路を設け、たとえば軸の中で最も
大きな無駄時間を持つものを基準値τ0として、
X軸にはτ0−τx,Y軸にはτ0−τY,……の
値を持つように遅延時間を設定しておけば、バツ
フアに書込まれた指令位置情報は、たとえばX軸
の場合(τ0−τx)時間だけ遅れてD/A変換
器602xに転送され、さらに軸が動くまでτxの
時間がかかり、合わせてτ0の時間がかかること
になる。したがつて、全軸ともバツフアに指令位
置情報が書込まれた時刻からτ0時間後に動き出
すことになり、パスの追従精度は大幅に向上され
る。
第8図は、このような操作ないし動作を示すフ
ロー図であり、この第8図を参照することによつ
て、上述の操作ないし動作が一層よく理解されよ
う。
ロー図であり、この第8図を参照することによつ
て、上述の操作ないし動作が一層よく理解されよ
う。
以上のように、この発明によれば、関連する複
数のテイーチング点をなめらかに接続すると共
に、各軸の駆動系を無駄時間と1次遅れ系で近似
することにより、各軸の総合的な応答特性を考慮
した制御が行える。そのために、より高速度でか
つ高精度を有して、パスに追従させることがで
き、特に被制御体を高速で位置制御する装置にお
いては非常に有効である。
数のテイーチング点をなめらかに接続すると共
に、各軸の駆動系を無駄時間と1次遅れ系で近似
することにより、各軸の総合的な応答特性を考慮
した制御が行える。そのために、より高速度でか
つ高精度を有して、パスに追従させることがで
き、特に被制御体を高速で位置制御する装置にお
いては非常に有効である。
第1図はこの発明の背景となるかつこの発明が
実施され得る自動位置決め装置の一例としての自
動溶断ないし切断装置を示す。第2図は第1図の
ような位置決め装置の概略ブロツク図である。第
3図は操作卓300の一例を示す図解図である。
第4図はX軸の従来の位置決め装置600xを示
すブロツク図である。第5図は応答特性の一例を
示すグラフである。第6図はパスをなめらかに接
続する方程式を説明するための図解図である。第
7図は無駄時間を処理するように修正されたX軸
位置決め装置600xの一例を示すブロツク図で
ある。第8図はこの発明の一実施例の操作ないし
動作を説明するフロー図である。 図において、100は自動溶断ないし切断装
置、200はワークピース、300は操作卓、4
00はコンピユータ、500は共通パス、600
xないし600〓は各軸位置決め装置、607xは
メモリ、608xはクロツクパルス発生器を示
す。
実施され得る自動位置決め装置の一例としての自
動溶断ないし切断装置を示す。第2図は第1図の
ような位置決め装置の概略ブロツク図である。第
3図は操作卓300の一例を示す図解図である。
第4図はX軸の従来の位置決め装置600xを示
すブロツク図である。第5図は応答特性の一例を
示すグラフである。第6図はパスをなめらかに接
続する方程式を説明するための図解図である。第
7図は無駄時間を処理するように修正されたX軸
位置決め装置600xの一例を示すブロツク図で
ある。第8図はこの発明の一実施例の操作ないし
動作を説明するフロー図である。 図において、100は自動溶断ないし切断装
置、200はワークピース、300は操作卓、4
00はコンピユータ、500は共通パス、600
xないし600〓は各軸位置決め装置、607xは
メモリ、608xはクロツクパルス発生器を示
す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 プレイバツク方式で通過点をテイーチング
し、これらの点間を補間して指令位置情報を考慮
し、被制御装置の各軸が前記指令位置情報に基づ
いて制御される自動位置制御装置において、 関連の複数の点位置を滑らかに結ぶ曲線の方程
式を求める手段、 前記曲線方程式を求める手段によつて求められ
た曲線の方程式に基づいて適宜の時間間隔ごとの
指令位置を求める手段、 前記指令位置を求める手段によつて求められた
各指令位置を前記被制御装置の1次遅れを考慮し
て補正する1次遅れ補正手段、および 前記1次遅れ補正手段によつて補正された各指
令位置を前記被制御装置の各軸に与える際、各軸
が有する無駄時間に応じて各軸ごとに前記指令位
置の出力タイミングを制御し、それによつて無駄
時間の補正を行なう無駄時間補正手段を備える、
自動位置制御装置。 2 前記無駄時間補正手段は、 前記各指令位置の情報を受けるかつ複数の記憶
領域を有する記憶手段と、 前記記憶手段にロードされた指令位置の情報
を、前記各軸の無駄時間に相当する時間前記各記
憶領域に順次ロードさせるためのクロツクパルス
発生手段とを含む、特許請求の範囲第1項記載の
自動位置制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12597279A JPS5652408A (en) | 1979-09-28 | 1979-09-28 | Automatic position control unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12597279A JPS5652408A (en) | 1979-09-28 | 1979-09-28 | Automatic position control unit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5652408A JPS5652408A (en) | 1981-05-11 |
JPS6236243B2 true JPS6236243B2 (ja) | 1987-08-06 |
Family
ID=14923541
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12597279A Granted JPS5652408A (en) | 1979-09-28 | 1979-09-28 | Automatic position control unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5652408A (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60262213A (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-25 | Nippei Toyama Corp | 産業用ロボツトの運動制御方法 |
JPS62106505A (ja) * | 1985-11-01 | 1987-05-18 | Mitsubishi Electric Corp | 3次元形状加工用数値制御デ−タ作成装置 |
JP6551199B2 (ja) | 2015-11-30 | 2019-07-31 | オムロン株式会社 | 制御装置、制御方法、制御プログラム |
-
1979
- 1979-09-28 JP JP12597279A patent/JPS5652408A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5652408A (en) | 1981-05-11 |
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