用于驱动设备的动子的路径规划的设备和方法技术

提出用于驱动至少一个动子(200，513，514)的设备和方法，其中动子(200，513，514)具有至少一个第二磁场发生器，其中动子(200)能够在具有多个扇区(501)的驱动面(510)上移动，其中扇区(501)具有用于产生至少一个磁场的磁场发生器，其中实施对于动子(200)从在驱动面(510)上的起始点(507)到目标点(508)的路径规划，其中对于路径规划使用至少一个具有节点(505)和边缘(504)的图形(503)，其中根据图形(503)求出用于动子(200)的路径(511)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于驱动设备的动子的路径规划的设备和方法
本专利技术涉及用于驱动设备的动子的路径规划的设备和方法。本专利申请要求德国专利申请DE102018129738.6的优先权，其公开内容通过引用结合于此。
技术介绍
平面驱动系统还可使用在自动化技术、尤其是生产技术、操作技术和工艺技术中。借助于平面驱动系统可以将机器的设施的可移动的元件、即所谓的动子沿至少两个线性无关的方向移动或定位。平面驱动系统可以包括具有平面定子和转子、即动子的永久励磁的电磁平面马达，其中所述转子在定子上可沿至少两个方向移动。在永久激励的电磁平面马达的情况下，通过如下方式将驱动力施加到动子上：即电通流的导体与磁体装置的驱动磁体磁交互作用。本专利技术尤其涉及平面驱动设备的构造，其中电平面马达的驱动磁体设置在动子处，并且平面马达的电通流的导体设置在位置固定设置的驱动面中。从EP3095739A1中已知一种用于在驱动面上的至少一个动子的设备，其中，行进路线以用于动子的路径形式来计算。在此，路径规划相对耗费成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供用于对驱动设备上的动子进行路径规划的改进的设备和改进的方法。本专利技术的目的通过根据独立权利要求的设备和方法和控制单元来实现。在从属权利要求中分别说明改进形式。提出一种用于驱动驱动面上的至少一个动子的设备。动子具有至少一个第二磁场发生器。驱动面具有多个板形的扇区。扇区具有磁场发生器，所述磁场发生器用于产生磁场。设有用于扇区连接的控制单元。控制单元构成用于以如下方式经由相应地控制磁场发生器的供电来产生磁场：即动子能够至少沿一个方向在驱动面上移动。此外，控制单元构成用于执行用于路径的路径规划，动子应当沿着所述路径移动。由控制单元对于路径规划使用呈具有节点和边缘的图形的形式的驱动面的网格化。控制单元根据图形求出用于动子的从起始点到目标点的路径。此外，控制单元构成用于以如下方式借助电流操控磁场发生器：即动子能够沿着所求出的路径在驱动面之上移动。通过使用具有边缘和节点的图形，简化了路径规划。这使得能够使用已经存在的有效的算法。对于根据图形进行路径规划存在不同的处理方式。例如，路径可以至少部分地或完全地根据图形的边缘来规划。此外，在路径规划时可以考虑边缘的权重，其中对于整个路径最小化边缘的权重之和。在另一实施方式中，路径不必精确地沿着边缘引导。路径例如能够为了更好的所得出的路径的利益而偏离边缘和节点。在第一步骤中，能够沿着边缘规划路径，其中该路径在第二步骤中被平滑，以便例如避免在节点处的过强的方向切换。此外，可以使用混合算法，所述混合算法遵循图形，但是求出不必须位于所述边缘和节点上的路径。根据所选择的实施方式，动子的路径不必精确地限制于图形的边缘。例如，尤其在节点的区域中可以允许与边缘的偏离，以便实现路径的改进的规划。在设备的一个改进形式中，将权重与至少一个边缘、尤其边缘的至少一部分相关联。权重确定：经由节点或边缘的路径对于预设的优化的有利或不利程度如何。由控制单元在规划路径时考虑权重，以便根据预设的策略求出对于动子移动的优化的路径。例如，在规划路径时可以避免高权重。因此，可以对于与其他边缘相比更好适合于路径规划的边缘设有相应高或低的权重。通过使用具有权重的边缘，可以以简单的方式根据预设的策略求出动子从起始点到目标点的路径。该策略例如可以在于：避免具有大或小权重的边缘。另外，路径规划的策略可以在于：位于动子的所求出的路径上的边缘的权重之和不超过预设的极限值，或者所求出的路径的边缘的权重之和具有对于起始点和目标点之间的各种可能的路径的最小值。在设备的一个改进形式中，边缘的权重与边缘的长度或者与动子的最大速度和/或最大加速度相关。例如，边缘越短，边缘的权重就越好。动子在边缘上能移动得越快，例如，边缘的权重就越好。该图形可以具有不同长度的边缘。原则上会有利的是：求出起始点和目标点之间的尽可能短的路径。因此有利的是：将具有尽可能短长度的边缘用于路径规划。借助尽可能短的边缘可以求出从起始点到目标点的尽可能短的路径。此外，动子在边缘上行进时的最大速度是影响动子从起始点到达目标点所需的时间的参数。因此，在路径规划中允许动子的尽可能高的速度的边缘是优选的。路径的长度以及动子经由路径从起始点到达目标点所需的持续时间都是重要因素，所述因素在规划路径时应予以考虑。在设备的一个改进形式中，边缘的权重与扇区的温度相关。特别地，边缘的权重可以与扇区的磁场发生器的温度相关。在对磁场发生器通电时，产生损失热量，所述损失热量加热扇区。温度过高会负面地影响磁场发生器和该扇区的其他构件。此外，会有利的是：避免扇区中的预设的最高温度。因此，在特定条件下会有利的是：不选择最短的路径或最快的路径，而是在路径规划时避免如下扇区，所述扇区已经超过预设的温度或者其中存在在对扇区的磁场发生器进一步通电时超过极限温度的危险。在设备的一个改进形式中，权重可以与扇区和/或动子的其他参数相关，所述参数支持有利的路径规划。例如，权重可以与动子的速度、动子的最大可行的加速度或扇区的温度相关。在设备的一个改进形式中，控制单元构成用于：在路径规划中使用图形，所述图形根据距动子的位置的间距具有不同密度的边缘和/或不同密度的节点。随着节点密度的增加，边缘的平均长度可以下降。此外，可以在障碍物区域中增加图像的节点和/或边缘的密度。此外，在障碍物的区域中边缘的平均长度可以更小。通过更精确的图形可以更精确地规划障碍物区域中的路径。特别地，借助于更精确的图形例如可以规划更加地通过两个障碍物之间的窄空隙的路径。具有不同密度的边缘和/或节点和具有不同平均长度的边缘的图形可以以多个子图形的形式存储在存储器中。另外，由控制单元可以通过相应地减少边缘和/或节点从预设的图形中产生具有不同密度的边缘和/或节点的图形。在此，可以根据几何规格或根据参数(例如，尽可能短的路径规划或尽可能快的路径规划)选择边缘和节点。另外，可以对图形的边缘和/或节点设有预设的优先级，所述优先级确定：在密度小的情况下哪些边缘和节点是要使用的图像的一部分并且在密度大的情况下哪些边缘和节点是要使用的图形的一部分。在设备的一个改进形式中，控制单元构成用于：在路径规划中使用图形，所述图形在围绕动子的位置的预设的范围中具有比在该预设的范围之外的区域中更大密度的边缘和/或更大密度的节点。因此，可以通过确定范围，借助不同密度的边缘和/或节点相对于动子的位置确定图形的精度。在一个简单的实施方案中，范围可以圆形面的形式构成，动子处于所述圆形面的中点处。然而，其他形状对于确定范围也是可行的。此外，预设的范围可以与其他参数、即例如动子的速度和/或距目标点的距离相关。例如，在动子速度较大的情况下，可以确定比在动子速度较小的情况下更大的范围。此外，例如在距目标点的间距较大的情况下可以选择比在距目标点的间距较小的情况下更大的范围。为了评估较大或较小的速度或为了评估距目标点的较大或较小的间距可以使用所确定的极限值。如果动子速度超过预设的速度极限值，则识别出动子的高速度并且与之相应地确定范围。如果动子距目标点的间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于驱动驱动面(510)上的至少一个动子(200，200’)的设备，其中所述动子(200，200')具有至少一个第二磁场发生器(250)，其中所述驱动面(510)具有多个板形的扇区(501)，其中所述扇区(501)具有磁场发生器(127)，其中所述扇区(501)与控制单元(506)连接，其中所述控制单元(506)构造成用于以如下方式经由相应地控制所述磁场发生器(127)的供电来产生磁场：即所述动子(200，200’)能够至少沿一个方向在所述驱动面(510)上移动，其中所述控制单元(506)构成构造成用于执行用于所述动子(200，200’)的路径规划，其中所述控制单元(506)对于所述路径规划使用具有节点(505，522，524)和边缘(504，523，521)的至少一个图形(503，519，520)，其中所述控制单元(506)构造成用于根据所述图形(503，519，520)求出用于所述动子(200，200’)的从起始点(507，507')到目标点(508，508')的路径511、511'，其中所述控制单元(506)构造成用于以如下方式借助电流操控所述磁场发生器(127)：即所述动子(200，200’)能够沿着所求出的路径511、511'在所述驱动面(510，10)之上移动。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181126 DE 102018129738.61.一种用于驱动驱动面(510)上的至少一个动子(200，200’)的设备，其中所述动子(200，200')具有至少一个第二磁场发生器(250)，其中所述驱动面(510)具有多个板形的扇区(501)，其中所述扇区(501)具有磁场发生器(127)，其中所述扇区(501)与控制单元(506)连接，其中所述控制单元(506)构造成用于以如下方式经由相应地控制所述磁场发生器(127)的供电来产生磁场：即所述动子(200，200’)能够至少沿一个方向在所述驱动面(510)上移动，其中所述控制单元(506)构成构造成用于执行用于所述动子(200，200’)的路径规划，其中所述控制单元(506)对于所述路径规划使用具有节点(505，522，524)和边缘(504，523，521)的至少一个图形(503，519，520)，其中所述控制单元(506)构造成用于根据所述图形(503，519，520)求出用于所述动子(200，200’)的从起始点(507，507')到目标点(508，508')的路径511、511'，其中所述控制单元(506)构造成用于以如下方式借助电流操控所述磁场发生器(127)：即所述动子(200，200’)能够沿着所求出的路径511、511'在所述驱动面(510，10)之上移动。


2.根据权利要求1所述的设备，其中将权重与所述边缘(504，521，523)中的至少一部分相关联，并且其中所述控制单元(506)在规划路径时考虑所述权重。


3.根据权利要求2所述的设备，其中所述边缘(504，521，523)的所述权重与所述边缘(504，521，523)的长度或者与所述动子(200，200’)在所述边缘(504，521，523)上行进时的最大速度相关。


4.根据权利要求2或3所述的设备，其中所述权重至少与所述扇区(501)的温度、特别是所述扇区(501)的至少一个磁场发生器(127)的温度相关。


5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述控制单元(506)在所述路径规划中使用图形(503，519，520)，所述图形根据距所述动子(200，200’)的中间位置的间距具有不同密度的边缘(504，521，523)和/或不同密度的节点(505，522，524)和/或所述边缘(504，521，523)的不同的平均长度。


6.根据权利要求5所述的设备，其中所述控制单元(506)在所述路径规划中使用图形(503，519，520)，所述图形在围绕所述动子(200，200’)的位置的预设的范围(515)中具有比在所述范围(515)之外更大密度的边缘(504，521，523)和/或更大密度的节点(505，522，524)和/或边缘(504，521，523)的更小的平均长度。


7.根据权利要求5所述的设备，其中所述控制单元(506)在所述路径规划中使用图形(503，519，520)，所述图形随距所述动子(200，200’)的中间位置的间距的增加具有更小密度的边缘(504，521，523)和/或更小密度的节点(505，522，524)。


8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述控制单元(506)以能预设的时间周期重复地执行所述路径规划。


9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述控制单元(506)在两个规划层面中执行所述路径规划，其中在第一规划层面中借助至少一个第一图形(519)执行第一路径规划并且求出第一路径(525)，其中在第二规划层面中借助至少一个第二图形(520)执行第二路径规划并且求出第二路径(526)，其中所述第一图形(519)具有比所述第二图形(520)更小密度的节点(505，522，524)和/或边缘(504，521，523)，并且其中所述控制单元(506)对于所述动子(200，200’)的所述路径规划考虑这两个路径规划。


10.根据权利要求9所述的设备，其中所述第一图形(519)和所述第二图形(520)具有至少一个共同节点(527)，其中由所述控制单元(506)对于所述第二规划层面中的所述第二路径规划考虑所述共同节点，所述共同节点位于所述第一路径(525)上，并且其中所述控制单元(506)将位于所述第一路径(525)上的所述共同节点(527)用作为用于所述第二路径规划的目标。


11.根据权利要求9或10中任一项所述的设备，其中所述控制单元(506)相对于所述第二路径规划预先计算所述第一路径规划，使得所述控制单元(506)对于所述第二路径规划能够考虑位于所述第一路径(525)上的共同节点(527)。


12.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述控制单元(506)构造成用于：基于所规划的路径(511，511')对于所述动子(200，200’)的加速度和/或速度执行动态规划，以便...

【专利技术属性】
技术研发人员：托比亚斯·韦伯，克劳斯·纽曼，亚历山大·韦德曼，胡伯图斯·彭内坎普，托马斯·卢瑟，伊娃·维德纳，
申请(专利权)人：贝克霍夫自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE