均匀涂覆点胶机运动控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种均匀涂覆点胶机运动控制方法及系统，在传统的五轴联动(RTCP)基础上增加了一个实时胶量控制轴输出信号。获取当前时刻一加工件加工点相对于机台坐标系的一运动矢量V

【技术实现步骤摘要】
均匀涂覆点胶机运动控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及到实时点胶运动控制方法，涉及到均匀涂覆点胶运动控制方法及系统，尤其涉及到五轴联动设备相关的均匀涂覆点胶运动控制方法及系统。

技术介绍

[0002]点胶机又称涂胶机、滴胶机、打胶机、灌胶机等，专门对流体进行控制。并将流体点滴、涂覆于产品表面或内部的自动化设备，在汽车、3C、建筑、食品、包装等行业应用非常广泛。早期的点胶机一般是非标定制设备，出货量小，因此采用PLC(可编程逻辑控制器)控制步进电机、伺服电机、电磁阀、气动缸设计相关流程工艺。随着批量标准化需求的增加，PLC存在成本高的不足，点胶机开始逐渐使用通用运动控制器，而后又出现了点胶机专用的运动控制器。
[0003]运动控制器是集成运动轨迹插补、加减速算法和工具开关控制的嵌入式计算机软硬件系统，是计算机技术和机器人技术的结合运用。早期的点胶机一般是三轴，称为立式点胶机。这种点胶机的胶头指向始终与工件保持固定角度，适合平面点胶作业，对于多面点胶需要重新摆放定位工件。四轴、五轴(非联动)点胶机的运用就是为了解决以上重复摆放定位工件的问题，但对于空间复杂曲面(曲线轨迹)的点胶，就必须运用五轴联动技术。
[0004]五轴联动是基于RTCP(Rotation Tool Centre Point)技术的机器人运动轨迹控制算法，最开始应用于高端数控机床，其难点在于工件在空间旋转同时工具配合同步地走位，使工件和工具之间的相对位置和方向矢量同时可控，从而可实现空间(3D)复杂轨迹(曲面)的加工运动。
[0005]数控机床和点胶机都使用了运动控制器作为其主要部件，但是应用场景不同，其区别在于：数控机床是减材加工；而点胶机被称为是增材加工。不同的工艺需求决定其运动控制算法的着重点不同，体现在对位置、速度和工件初始定位的精准性上，如下表。数控机床的工具速度主要用于控制切削进给，精准性要求一般；而点胶机的工具速度必须保持与出胶速度相匹配，否则产生胶量不均匀的问题。
[0006]表1
[0007][0008][0009]另外，在三轴或非五轴联动点胶机上，点胶作业过程中工件固定，点胶头的运动速度就是加工点的移动速度，该速度的实时变化曲线控制器厂商已经给定，是通过梯形速度(一次函数)或S型速度(二次及以上函数)曲线，由于三轴或非五轴联动点胶机只针对平面工件进行点胶，不能对空间复杂结构工件进行连续多面点胶作业，但是数控机床上的运动
控制器不能直接结合到点胶机。
[0010]通用五轴联动运动控制器的内部RTCP算法不开放加工刀头与加工件在加工点处的实时相对运动信号。而仍采用梯形或S型速度跟踪不能准确跟踪实时相对运动速度，若在点胶机上直接采用机床上的五轴联动控制器将导致胶线不均匀。
[0011]现有技术中存在如下的问题：第一、点胶领域的五轴联动运动控制器仅能够实现对平面的点胶操作，对于复杂结构表面很难实现均匀涂覆点胶；第二、现有的数控机床上的五轴联动运动控制器转用于点胶机，存在价格高和操作工艺不匹配的技术问题，现有的五轴联动速度实时跟踪困难，导致胶线控制不理想，在点胶过程中存在堆胶和断胶的问题。

技术实现思路

[0012]为了克服上述缺陷，本专利技术设计了一种五轴联动均匀涂覆点胶机运动控制方法和系统，用于实现对于空间(3D)复杂轨迹的点胶运动控制，实时跟踪点胶头和加工件加工点的相对运动，准确控制点胶头的点胶轨迹；另外通过相对合成运动速度控制出胶量，可实现空间复杂结构表面的均匀涂覆点胶，避免在点胶过程中出现的堆胶和断胶的现象。
[0013]本专利技术提供的五轴联动均匀涂覆点胶机运动控制方法，实现对点胶头的实时跟踪，精准的对点胶头的点胶轨迹进行控制，并且通过点胶头与加工件的相对运动速度控制出胶的速度，实现出胶速度和点胶头运动速度相匹配，实现均匀的涂覆，解决了现有技术点胶过程中出现的堆胶和断胶的现象。为了实现上述技术效果，本专利技术采用了如下控制方法，控制器从一内部执行缓存内读取包含点胶轨迹和工艺的运动指令并解析运功指令进行插补运算获取插补参数；根据插补参数计算运动轨迹上一系列插补点在各轴上的插补点坐标，所述坐标包括位置坐标[Xr,Yr,Zr]和旋转坐标[A,C]；根据所述插补点坐标，计算因一旋转轴旋转产生的移动轴补偿后的移动轴位置点坐标[Xm,Ym,Zm]；轴驱动输出模块接收移动轴位置点坐标[Xm,Ym,Zm]和旋转轴坐标[A,C]，计算运动轴驱动脉冲输出信号；当前时刻一加工件加工点相对于机台坐标系的运动为一运动矢量V
ω
；当前时刻一点胶头相对于机台坐标系的运动为一空间运动矢量V
m
，根据运动矢量V
ω
和空间运动矢量V
m
合成相对运动相关联的一实时输出信号，基于点胶头相对于加工件加工点的所述实时输出信号控制点胶阀的一出胶速度
[0014]进一步地，所述实时输出信号包括一相对运动速度矢量V
r
，所述相对运动速度矢量V
r
是当前时刻点胶头相对于加工件加工点的运动矢量。准确的实现实时跟踪，通过直接跟踪点胶头的运动矢量进行控制。
[0015]更进一步地，所述出胶速度相关于一胶量厚度，根据所述相对运动速度矢量V
r
的模值和胶量厚度系数ξ的乘积控制点胶阀的所述出胶速度。通过直接跟踪点胶头的运动矢量进行控制点胶量，避免出现胶的堆积与断胶等现象。
[0016]更进一步地，所述运动矢量V
ω
是根据加工件加工点相对于机台坐标系在两个旋转轴作用下产生的。A轴和C轴是两个旋转轴矢量，会产生点胶头作业方向变换，以最佳(表面法矢量)进行点胶，如果跟踪信号不是出自同一解算器，在变速过程中加速容易产生断，减速容易产生堆胶。
[0017]更进一步地，所述空间运动矢量V
m
相切于点胶头的运动轨迹曲线。
[0018]更进一步地，所述出胶速度的控制信号输出方式包括D/A数模转换、PWM脉冲宽度
调制和PFM脉冲频率调制任一者。
[0019]更进一步地，所述控制方法可支持双摇臂五轴、双转台五轴、抬臂+转台五轴点胶运动控制器。
[0020]本专利技术还保护了一种五轴联动均匀涂覆点胶机运动控制系统，该系统采用本专利技术中保护的点胶运动控制方法，一控制器从一内部执行缓存内读取包含点胶轨迹和工艺的运动指令；所述控制器解析运动指令并进行插补运算获取插补参数；一细分插补模块，根据插补参数计算运动轨迹上一系列插补点在各轴上的坐标，坐标包括位置坐标[Xr,Yr,Zr]和旋转坐标[A,C]；一RTCP算法解算模块，计算因一旋转轴旋转产生的移动轴补偿后的实际运动位置点坐标[Xm,Ym,Zm]；一轴驱动输出模块，将移动轴位置点坐标[Xm,Ym,Zm]和旋转轴坐标[A,C]转化为相应的运动轴驱动脉冲输出信号；一合成运动计算输出模块，根据当前时刻点胶头相对于加工件加工点的运动计算相对运动矢量V
r
，将相对运动矢量V
r
的模值和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种点胶运动控制方法，其特征在于，控制器从一内部执行缓存内读取包含点胶轨迹和工艺的运动指令并解析运功指令进行插补运算获取插补参数；根据插补参数计算运动轨迹上一系列插补点在各轴上的插补点坐标，所述坐标包括位置坐标[Xr,Yr,Zr]和旋转坐标[A,C]；根据所述插补点坐标，计算因一旋转轴旋转产生的移动轴补偿后的移动轴位置点坐标[Xm,Ym,Zm]；轴驱动输出模块接收移动轴位置点坐标[Xm,Ym,Zm]和旋转轴坐标[A,C]，计算运动轴驱动脉冲输出信号；当前时刻一加工件加工点相对于机台坐标系的运动为一运动矢量V
ω
；当前时刻一点胶头相对于机台坐标系的运动为一空间运动矢量V
m
，根据运动矢量V
ω
和空间运动矢量V
m
合成相对运动相关联的一实时输出信号，基于点胶头相对于加工件加工点的所述实时输出信号控制点胶阀的一出胶速度。2.根据权利要求1所述的点胶运动控制方法，其特征在于，所述实时输出信号包括一相对运动速度矢量V
r
，所述相对运动速度矢量V
r
是当前时刻点胶头相对于加工件加工点的运动矢量。3.根据权利要求2所述的点胶运动控制方法，其特征在于，所述出胶速度相关于一胶量厚度，根据所述相对运动速度矢量V
r
的模值和胶量厚度系数ξ的乘积控制点胶阀的所述出胶速度。4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述运动矢量V
ω
是根据加工件加工点相对于机台坐标系在两个旋转轴作用下产生的。5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述空间运动矢量V
m
相切于点胶头的运动轨迹曲线。6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述出胶速度的控制信号输出方式包括D/A数模转换、PWM脉冲宽度调制和PFM脉冲频率调制任一者。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法可支持双摇臂五轴、双转台五轴、抬臂+转台五轴点胶运动控制器。8.一种均匀涂覆点胶机运动控制系统，其特征在于，一控制器从一内部执行缓存内读取包含点胶轨迹和工艺的运动指令；所述控制器解析运动指令并进行插补运算获取插补参数；一细分插补模块，根据插补参数计算运动轨迹上一系列插补点在各轴上的坐标，坐标包括位置坐标[Xr,Yr,Zr]和旋转坐标[A,C]；一RTCP算法解算模块，计算因一旋转轴旋转产生的移动轴补偿后的实际运动位置点坐标[Xm,Ym,Zm]；一轴驱动输出模块，将移动轴位置点坐标[Xm,Ym,Zm]和旋转轴坐标[A,...

【专利技术属性】
技术研发人员：马龙，林少渊，
申请(专利权)人：苏州希盟科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：