CN104516313A - 防碰撞的位置调整和机器模型到实际机器的适配 - Google Patents

防碰撞的位置调整和机器模型到实际机器的适配 Download PDF

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Abstract

在运行系统程序(6)的情况下，具有多个位置受控的轴(1)的机器的控制装置(5)根据子程序(9)操控位置受控的轴(1)。通过操控位置受控的轴(1)，末端执行器(2)沿着由子程序(9)定义的轨道(10)经过至少一个中间构件(4)相对于机器的基体(3)在位置受调整的情况下移动。在运行系统程序(6)的情况下，在操控位置受控的轴(1)之前，控制装置(5)借助机器的参数化模型(11)测试，末端执行器(2)的沿着由子程序定义的轨道(10)的移动是否能是无碰撞的。在子程序的测试之前，控制装置接收表征了机器的实际配置的初始测量值(M1)、根据初始测量值(M1)算出模型的参数(P)、并且根据算出的参数使模型(11)参数化。

Description

防碰撞的位置调整和机器模型到实际机器的适配
技术领域
本发明涉及一种具有多个位置受控的轴的机器的运行方法，
-其中，在运行系统程序的情况下，机器的控制装置根据子程序操控位置受控的轴，
-其中，通过操控位置受控的轴，末端执行器沿着由子程序定义的轨道经过至少一个中间构件相对于机器基体地位置受控地移动，
-其中，在运行系统程序的情况下，在操控位置受控的轴之前，控制装置借助机器的能参数化的模型测试，末端执行器的沿着由子程序定义的轨道的移动是否能是无碰撞的。
本发明还涉及一种系统程序，其中所述系统程序包括机器代码，该机器代码能够由具有多个位置受控的轴的机器的控制装置运行。系统程序的通过控制装置的执行使得，控制装置根据此类运行方法运行机器。
本发明还涉及一种具有多个位置受控的轴的机器的控制装置，该控制装置是利用此类系统程序来编程的。
本发明还涉及一种具有多个位置受控的轴的机器。通过操控该轴，末端执行器能够经过至少一个中间构件相对于机器基体地位置受控地移动，其中机器具有此类的控制装置。
背景技术
具有多个位置受控的轴的机器的子程序通常是通过应用编程软件来建立的。在建立子程序的范畴内，子程序大多数测试无碰撞度。为此，由计算装置模拟子程序的运行。模拟运行的范畴中，借助机器模型测试，末端执行器的沿着由子程序定义的轨道的移动是否能是无碰撞的。机器模型通常可以参数化。在这种情况下，如下地参数化机器的模型，使得相应的参数化了的模型尽可能良好地反映了机器。特别地，操作员为计算装置手动地预设相应的参数。
计算装置是与机器的控制装置不同的装置。如果模拟显示了碰撞，更改子程序；如果模拟未显示碰撞，将子程序传输到控制装置中并在其中运行。
此外已知的是，机器的建模方案也传输到控制设备上。在这种情况下，代替或者附加于借助计算装置的测试，在操控位置受控的轴之前，控制装置借助能参数化的机器模型测试，末端执行器的沿着由子程序定义的轨道的移动是否是无碰撞的。
虽然事先借助计算装置和/或控制装置验证了子程序，在现有技术中有时仍然发生碰撞。
开头所述类型的运行方法例如由US 2012/0123590A1和WO2008/025577A1已公知。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种可行性，基于该可行性，碰撞的危险能够小于现今的危险。
该目的通过具有权利要求1的所述特征的运行方法来实现。根据本发明的运行方法的有利的设计方案是从属权利要求2至13的内容。
根据本发明，开头所述类型的运行方法由此来设计：
-在子程序的测试前，控制装置接收初始测量值，其表征了机器的实际配置，
-在子程序的测试前，控制装置根据初始测量值算出模型的参数，并且根据算出的参数使模型参数化。
因此根据本发明，以自动化的方式根据实际机器使得机器的能参数化的模型参数化。因此，不可能再出现，借助与实际机器不符的机器模型测试无碰撞度。
初始测量值能够根据需要来确定。例如能够借助光学采集装置(摄像系统、激光扫描系统等)进行光学采集。也能够(出于安全原因：缓慢地)驶到预定的位置，并且检测位置受控的轴的附属的位置实际值。其他方法也是可行的、例如使用接触式检测装置。
模型的参数化方案例如可以涉及机器元件的对齐、定向、规格，并且在特殊情况下还可以涉及机器元件的存在性或不存在性。对工件和/或工件夹持装置的检测也是可行的。
可行的是，首先使机器的模型完全不参数化。此外还可行的是，虽然首先使机器的模型参数化，但是这种参数化将被全部覆盖。但是优选地，如下地设计根据本发明的运行方法，控制装置
-在接收初始测量值之前，接收模型的初始参数化方案，并且通过模型的初始参数化方案算出模型的确定的初始参数，
-算出初始参数与根据初始测量值算出的模型参数的差值
-当差值超出了预设的极限值时，输出故障信息到机器的操作员处，否则根据算出的参数使模型参数化。
因此，在这种情况下，根据初始测量值仅还允许一次对于模型的精细调整。通过这种方式，特别能够避免尝试执行为完全不同配置的机器所研发的子程序。在故障信息的范畴中，例如机器操作员可能需要对参数化方案的校正。
初始参数化方案能够与子程序分离输送给控制装置。但是优选地，控制装置一起接收模型的初始参数化方案与子程序。这种方式是特别有效率的。
在本发明的特别优选的设计方案中，在操控位置受控的轴期间，控制装置接收运行测量值、根据运行测量值算出模型的修正了的参数并且根据修正了的参数使模型参数化。此外，在这种情况下，在运行系统程序的情况下，在继续操控位置受控的轴之前，控制装置借助机器的模型重新测试，末端执行器的沿着由子程序定义的轨道的移动是否能是无碰撞的。如果机器的配置随时间变化而变化，那么由此能够降低碰撞的概率。在此，无碰撞度的测试明显地包括不仅测试末端执行器自身是否保持无碰撞的，而且还测试，在末端执行器移动期间，其他的运动的元件是否保持无碰撞的，例如末端执行器移动时经过的中间构件。
例如可以重复实施子程序，并且在各个执行过程之间进行验证。运行测量数据的检测可以在各个执行过程期间或者在几次执行过程之间。例如在各个执行过程之间可以利用初始测量值检测并使用相对应的运行测量值。此外，如果不合期待地还应发生碰撞，根据碰撞数据能够进行模型的校正。
如已经提到的，控制装置能够重复地执行子程序。在这种情况下，在相应的执行过程的范畴中，通常借助末端执行器分别加工一个工件。加工可以是材料去除加工(例如切削)或者是其他类型的加工。优选地，在相应地加工相应工件之前，控制装置操控机器的测量装置，并且由此检测相应工件的实际尺寸。在这种情况下，在相应地执行子程序之前，控制装置可以检测，末端执行器的沿着子程序定义的轨道的与相应的工件相关联的移动是否能是无碰撞的。在这种测试的范畴中，显然连同考虑了相应工件的实际尺寸。
在本发明的特别优选的设计方案中，控制装置根据机器的模型算出机器的元件对，并且在测试无碰撞度时仅测试元件对的无碰撞度。通过这种方式可以使测试无碰撞度所需的耗费最小化。
优选地，在操控位置受控轴期间，控制装置接收位置受控的轴的负载和/或转速受控的轴的负载、比较所接收的负载与极限负载，并且根据比较算出是否发生了碰撞。以这种方式可以特别简单地且可靠地识别碰撞。极限负载可以取决于地点和时间，地点和时间例如可以借助机器的物理模型和加工过程来算出。极限负载或者在模拟中或者在控制中根据模型预先算出。
以类似的方式可行的是，在操控位置受控的轴期间，控制装置接收位置受控的轴的负载和/或转速受控的轴的负载、所接收的负载与负载阙值相比较，并且根据该比较算出，末端执行器是否处于与工件的接触中。在这种情况下，负载阙值低于极限负载。与极限负载类似的，负载阙值可以取决于地点和时间。
优选地，子程序中包含与下述有关的信息，即与工件的接触发生在末端执行器要驶过的哪一段轨道中。在测试碰撞的情况下，根据与极限负载的比较，在这种情况下能够例如根据以下确定极限负载，即末端执行器是否位于与工件的接触中。在与负载阙值进行比较的情况下，可以验证子程序的或然性和/或工件的正确性。
优选地，在操控位置受控的轴期间，控制装置记录位置受控的轴的一系列位置额定值和/或位置受控的轴的一系列位置实际值，从而至少在预设的时间区间中随时提供位置受控的轴的最新的位置额定值和/或位置实际值。在这种情况下，特别是在有碰撞的情况下能够以简便的方式回溯地恢复，碰撞是如何发生的。
此外在有记录的情况下，在操控位置受控的轴期间，控制装置还能够持续地测试是否出现了碰撞，并且在有碰撞的情况下，根据记录的一系列位置额定值和/或位置实际值反向操控位置受控的轴。由此，记录特别地提供了以下优点，即末端执行器驶回到与其进入到碰撞中时相同的轨道。替代性地可行的是，在有碰撞的情况下，控制装置根据模型在三维几何空间中算出末端执行器的方向和/或定向，在该方向和/或定向上应期待有最大的自由空间，并且沿该方向和/或定向上移动末端执行器。
此外，在有碰撞的情况下还具有优势，控制装置打开末端执行器的夹紧装置和/或用于夹持工件的工件夹持装置。通过这种方式，能够以简单的方式解除夹紧，并且使可能的损坏最小化。还能更简单地消除碰撞。
该目的还通过具有权利要求14所述的特征的系统程序来实现。根据本发明，系统程序的通过控制装置的执行，使得控制装置根据一种根据本发明的运行方法运行机器。系统程序可以特别地以机器能读取的形式存储在数据载体中。
该目的还通过具有权利要求16所述的特征的控制装置来实现。根据本发明，控制装置是利用根据本发明的系统程序来编程的。
该目的还通过具有权利要求17所述的特征的机器。根据本发明，开头所述类型的机器由此来设计，即该机器具有根据本发明的控制装置。
附图说明
结合下面借助附图详细阐述了的对实施例的说明，本发明的上述属性、特征和优点以及实现这些的方式和方法会更清晰易懂。在此以示意图示出：
图1是具有位置受控的轴的机器，
图2是流程图，
图3是末端执行器要行驶的轨道，并且
图4至10是流程图。
具体实施方式
根据图1，机器具有多个位置受控的轴1。通过相应地操控位置受控的轴1，末端执行器2(例如工具夹具)能够相对于机器的基体3地位置受控地移动。末端执行器2的移动经过至少一个中间构件4，大多数情况下，根据图1的展示经过多个中间构件4。
机器还具有控制装置5。控制装置5构造为能用软件编程的控制系统、例如数字控制系统(CNC)或者移动控制系统(MC＝motion control)。控制装置5是利用系统程序6来编程的。系统程序6例如能够通过数据载体7输送给控制装置5，系统程序6以机器能读取的方式存储在数据载体上。特别地，系统程序6能够以电子形式存储在数据载体7上。数据载体7在图1中作为USB-记忆棒示出。但是，这种展示仅为纯粹示意性的。
系统程序6包括机器代码8。机器代码8能够由控制装置5执行。机器代码8的通过控制装置5的执行使得，控制装置5根据运行方法运行机器，后面内容将结合图2详细阐述。
根据图2，控制装置5在步骤S1中接收子程序9。子程序9定义了(见图3)轨道10，末端执行器2应沿着该轨道在x移动方向上移动。为此，子程序9明确或隐蔽地包含位置受控的轴1的一系列位置额定值p*，所述值相继连续地输出到相应的位置受控的轴1上。为轨道10所定义的空间对于每个位置受控的轴1分别具有独有的维度。该空间可以、但不是必须，与三维几何空间相对应。位置额定值p*确定了末端执行器2在每个时间点在三维几何空间中的位置和定向。
控制装置5还已知了根据型号模拟了机器的模型11(见图1)。控制装置5在步骤S2中接收初始测量值M1。初始测量值M1表征了机器的实际配置。例如，根据初始测量值M1能够算出中间构件4的实际长度或其他尺寸、或者在中间构件4之间的铰链的位置。
模型11是可参数化的。模型11的参数化用于使模型11适配到具体的机器1上。因此在步骤S3中，控制装置5根据初始测量值M1算出模型11的参数P。然后在步骤S4中，控制装置5根据算出的参数P使模型11参数化。
在使模型11参数化后，控制装置5在步骤S5中以其已知的方式测试，末端执行器2的沿着子程序9定义的轨道10的移动是否能是无碰撞的。对无碰撞度的测试不仅包括测试末端执行器2自身是否保持无碰撞的，而且还包括测试，例如中间构件4彼此之间和/或与基体3相关地是否保持无碰撞的。因此在步骤S5中，控制装置5逐步地模拟了，通过使位置额定值p*输出到位置受控的轴1上将产生的影响。
当在步骤S5中没有识别出撞击时，控制装置5跳转到步骤S6。在步骤S6中，控制装置5根据子程序9操控位置受控的轴1。因此，控制装置5连续将一系列的位置额定值p*输出到位置受控的轴1上。通过操控位置受控的轴1，末端执行器2经过一个中间构件4或多个中间构件4沿着轨道10地位置受控地移动。
相反，当步骤S5中识别了碰撞时，控制装置5跳转到步骤S7。在步骤S7中，控制装置5执行故障处理。特别地，在步骤S7中，控制装置5能够阻断执行子程序9，并且替代地输出故障信息到机器的操作员12处。
可行的是，在实现位置额定值p*到位置受控的轴1上的第一次输出之前，控制装置5预先完整地测试子程序9。替代性地可以是，在步骤S5中逐段测试子程序9，并且在输出已测试的子程序9的部段(步骤S6)期间，已经测试了子程序9的下一部段。
可行的是，在步骤S4的范畴中，模型11由控制装置5从未定义的状态中变为参数化的。但是优选地，根据图4，控制装置5首先在步骤S11中接收模型11的初始参数化方案AP。在这种情况下，控制装置5在步骤S12的范畴中算出初始参数PA。在执行步骤S4之前，控制装置5在这种情况中另外在步骤S13中算出初始参数PA与参数P的差值D，控制装置5在步骤S3中根据初始测量值M1已经算出该差值。在步骤S14中，控制装置5继续测试，差值D是否超出了预设的极限值GW。当超出极限值时，控制装置5跳转到步骤S15。在步骤S15中，控制装置5输出故障信息到机器的操作员12处。否则，也就是当差值D没有超出极限值GW时，控制装置5跳转到步骤S4。
初始参数化方案AP能够由控制装置5在任意时间点接收，只要该时间点在测试子程序9的无碰撞度之前。但是优选的，控制装置5根据图4的展示一起接收初始参数化方案AP和子程序9。
图5示出图2的或图4的步骤S6的可能的设计方案。根据图4能够如下地修正根据本发明的运行方法，即在步骤S21中，在操控位置受控的轴1期间，控制装置5接收运行测量值M2。在这种情况中，控制装置5优选地在步骤S22中根据运行测量值M2算出模型11的修正了的参数PM。然后，控制装置5在步骤S23中对模型11按照修正参数PM进行参数化。然后在步骤S24中，在继续操控位置受控的轴1之前，控制装置15在这种情况中借助模型11重新测试，末端执行器2的沿着轨道10的移动是否能是无碰撞的。根据测试结果，或者在步骤S25中继续操控位置受控的轴1，或者在步骤S26中使故障信息输出到操作员处。当重复地执行子程序9时，图5的工作方法是特别有意义的。在这种情况下，可以在两次执行子程序9之间执行步骤S21到S24。
通过执行子程序9，通常加工了工件13(见图1)。加工可以存在于材料去除加工中，例如切削加工中。但是也可能是其他加工过程。在加工工件13的情况下，大多数时重复地执行子程序9，其中分别加工了其他工件13。在这种情况下，图2示出的方式优选地设计如下：
根据图6，首先在步骤S31中使工件13固定在工件夹持装置14(见图1)中。可行的是，控制装置5自动地执行步骤S31。替代地可行的是，由操作员12(利用或不利用电机驱动的辅助设备)执行步骤S31。然后，控制装置5在步骤S32中操控机器的测量装置15。测量装置15在图1中作为摄像系统示出。但是，其他的设计方案也是可行的。基于对测量装置15的操控，控制装置5检测了相应的工件13的实际尺寸A。在步骤S33中，控制装置5根据参数P(或PM)和检测到的尺寸A参数化模型11。然后，控制装置5在步骤S5中测试，末端执行器2的沿着轨道10的与相应工件13相关的移动是否能是无碰撞的。如果加工是可行的，控制装置5跳转到步骤S6。否则，控制装置15跳转到步骤S7，其中其将相应的故障信息输出到操作员12处。
上文最后提到的设计方案是从图2的方式出发进行了阐述的。然而，其也能够直接应用在根据图4或者根据图5的设计方案中。
通常，机器由大量的元件组成，一部分元件是可移动的并且另一部分元件是固定的。这类元件例如是机器基体3、中间构件4、末端执行器2、主轴、工件13、工件夹持装置14以及其他类似元件。在机器的模型11中，单个元件通常通过简单的几何体、如圆柱体、长方体、球体等诸如此类的几何体来建模。理论上可以设想，为了测试无碰撞度，成对地测试无碰撞度来代替测试所有元件。但是优选地，控制装置5根据机器的模型11算出元件对。在例如步骤5的范畴中，控制装置5仅测试每对元件的无碰撞度。本领域技术人员已知元件对的计算，并且因此不必逐步详细阐述。
优选地，图2、图4和图6中的步骤S6如同在下文中结合图7所阐述的来设计。
根据图7，在步骤S41的范畴中，控制装置5操控位置受控的轴1。同时，附加地，控制装置5在步骤S42中接收位置受控的轴1的负载B1(如电动机电流)。替代于或者附加于位置受控的轴1的负载B1，控制装置5在步骤S43中还能够接收转速受控的轴16的负载B2。控制装置5在步骤S44中将负载B1，B2与极限负载BG相比较。当超出极限负载BG时，这象征了碰撞。在这种情况下，控制装置5跳转到步骤S45，其中其执行错误处理。否则，控制装置5返回步骤S41，从而继续子程序9的后续执行。极限负载BG可以为相应的位置受控的轴1或转速受控的轴16单独确定。其还可以取决于其他情况。特别地，极限负载可以动态地取决于地点和/或末端执行器2以及可能的中间构件4移动的速度。在必要的情况下，在子程序9的范畴中中可以一起确定极限负载BG。
替代于或附加于负载B1，B2与极限负载BG的比较，还可行的是，控制装置5在步骤S46中将接收到的负载B1，B2与负载阙值BS相比较。在这种情况下，控制装置5可以根据步骤S46算出，末端执行器2是否位于与相应的加工了的工件13的接触中。类似于极限负载BG，负载阙值BS可以为相应的位置受控的轴1或转速受控的轴16单独确定。其还可以取决于其他情况。根据末端执行器2是否位于接触中，可以例如在步骤S47和S48中相应地确定极限负载BG。类似于极限负载BG，负载阙值BS可以动态地取决于地点和/或末端执行器2以及可能的中间构件4移动的速度。在必要的情况下，可以在子程序9中一起确定该负载阙值。
优选地，子程序9包含了与下述有关的信息，即与工件13的接触应当位于末端执行器2的轨道10的哪一段。例如在子程序9内部(见图1)，可以为每组位置额定值p*分配一个标志F。根据标志F具有值1还是值0，末端执行器2应当位于或不位于与工件13的接触中。在这种情况下，控制装置15在步骤S49中特别地能够识别，与接触或者无接触的问题相关地，末端执行器2的额定状态与末端执行器2的实际状态是否一致。在必要的情况下，跳转到用于错误处理的步骤S50。
在特别优选的的实施方案中(见图8)，在操控位置受控的轴1期间，控制装置5在步骤S51中相应地记录系列位置额定值p*的所输出的顺序。可行的是，记录仅不断地增加，从而随着时间区间的消逝形成了一直变长的记录。替代地，可以再次删掉或者覆盖记录的老旧部分。然而不管采用哪种方式，通过这种方式对于预设的时间区间随时提供了位置受控的轴1的最新的位置额定值p*。替代地或者附加地，在步骤S52中对于位置实际值p采取类似的方式。
如上所述，例如在步骤S53中，在操控位置受控的轴1期间，控制装置5持续地测试是否发生碰撞。步骤S53基本上与图7中的步骤S44相等。当发生碰撞时，因此可行的是，在识别出碰撞后，控制装置5在步骤S54中根据所记录的一系列的位置额定值p*和/或位置实际值p反向操控位置受控的轴1。因此在这种情况下，相应的值p，p*以相反的顺序输出到位置受控的轴1上。因而不管是否能够以简单的方式消除碰撞，在任何情况下都提供了可能的返回路径，即精确地沿着之前的轨道10，而仅具有相反的移动方向。
以相反的移动方向在轨道10上行驶始终是可行的。然而在一些情况下，其可以更简单，即在有碰撞的情况下，根据图9的展示，控制装置5在步骤S56中根据模型11在三维几何空间中算出末端执行器2的方向和/或定向，在该方向和/或定向中应期待有最大的自由空间。在这种情况下，控制装置5在步骤S57中能够沿着该方向和/或定向移动末端执行器2。
甚至可以互相结合图8和图9的方式。这在下面结合图10进行阐述。
根据图10，步骤S58是步骤S56的下级。在步骤S58中，控制装置5执行对步骤S56的结果的分析。根据分析结果，控制装置5或者跳转到步骤S57或者跳转到步骤S54。
此外优选地，在有碰撞的情况下，控制装置5在步骤S61中打开末端执行器2的夹紧装置17(见图1)和/或工件夹持装置14，这同样适用于图7和图8至10的设计方案。由此可行的是，附加地实现了在正常加工工件13的范畴中无法实现的移动可能性。因为在正常加工工件13的范畴中，工件13必须固定地夹持在工件夹持装置14中，并且在夹紧装置17中必须还固定工具18。此外，通常情况下，工具18位于与工件13的接触中。这种强制条件，即工具18处于与工件13的接触中，能够通过打开夹紧装置17和/或打开工件夹持装置14来取消。通过实现这种附加的移动可能性一方面能够使可能的损害最小化，并且另一方使得已发生的碰撞的解决变得容易。
本发明具有众多优点。特别是能够以简单的方式提高能预先识别碰撞的可信度。因此能够以可靠的方式再次解决仍然发生了的碰撞。使仍可能发生的损坏能够最小化。
因此综上所述，本发明涉及以下事实：
在运行系统程序6的情况下，具有多个位置受控的轴1的机器的控制装置5根据子程序9操控位置受控的轴1。通过操控位置受控的轴1，末端执行器2沿着由子程序9定义的轨道10经过至少一个中间构件4相对于机器基体3在位置受调整的情况下移动。在运行系统程序6的情况下，在操控位置受控的轴1之前，控制装置5借助机器的参数化模型11测试，末端执行器2的沿着子程序9定义的轨道10的移动是否能是无碰撞的。在子程序9的测试之前，控制装置5接收表征了机器的实际配置的初始测量值M1、根据初始测量值M1算出模型的参数P、并根据算出的参数使模型11参数化。
尽管通过优选实施例在细节上详细地阐述并说明了本发明，但是本发明不局限于所公开的实例，并且本领域技术人员可以由此推导出其它变体，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种具有多个位置受控的轴(1)的机器的运行方法
其中，在运行系统程序(6)的情况下，所述机器的控制装置(5)根据子程序(9)操控位置受控的所述轴(1)，
其中，通过操控位置受控的所述轴(1)，末端执行器(2)沿着由所述子程序(9)定义的轨道(10)经过至少一个中间构件(4)相对于所述机器的基体(3)在位置受调整的情况下移动，
其中，在运行所述系统程序(6)的情况下，在操控位置受控的所述轴(1)之前，所述控制装置(5)借助所述机器的能参数化的模型(11)测试，所述末端执行器(2)的沿着由所述子程序(9)定义的所述轨道(10)的移动是否能是无碰撞的，
其中，在所述子程序(9)测试前，所述控制装置(5)接收初始测量值(M1)，所述初始测量值表征了所述机器的实际配置，
其中，在所述子程序(9)测试前，所述控制装置(5)根据所述初始测量值(M1)算出所述模型(11)的参数(P)，并且根据算出的所述参数(P)参数化所述模型(11)。
2.根据权利要求1所述的运行方法，其特征在于，所述控制装置(5)
在接收所述初始测量值(M1)之前，接收所述模型(11)的初始参数化方案(AP)，并且通过所述模型(11)的所述初始参数化方案(AP)算出所述模型(11)的确定的初始参数(PA)，
算出所述初始参数(PA)与根据所述初始测量值(M1)算出的所述模型(11)的所述参数(P)的差值(D)，
当所述差值(D)超出预设的极限值(GW)时，输出故障信息到所述机器的操作员(12)处，否则，根据算出的所述参数(P)参数化所述模型(11)。
3.根据权利要求2所述的运行方法，其特征在于，所述控制装置(5)与所述子程序(9)一起接收所述模型(11)的初始参数化方案(AP)。
4.根据权利要求1或2或3所述的运行方法，其特征在于，在操控位置受控的所述轴(1)期间，所述控制装置(5)接收运行测量值(M2)、根据所述运行测量值(M2)算出所述模型(11)的修正了的参数(PM)，并根据修正了的所述参数(PM)参数化所述模型(11)；并且在运行所述系统程序(6)的情况下，在继续操控位置受控的所述轴(1)之前，所述控制装置(5)借助所述机器的所述模型(11)重新测试，所述末端执行器(2)的沿着由所述子程序(9)定义的所述轨道(10)的移动是否能是无碰撞的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的运行方法，其特征在于，所述控制装置(5)重复执行所述子程序(9)；在相应的所述执行中，借助所述末端执行器(2)分别加工一个工件(13)；在相应地加工相应的所述工件(13)前，所述控制装置(5)操控所述机器的测量装置(15)，并由此检测相应的所述工件(13)的实际尺寸；并且在相应的执行所述子程序(9)之前，所述控制装置(5)测试，所述末端执行器(2)的沿着由所述子程序(9)定义的所述轨道(10)与相应的所述工件(13)相关联的移动是否能是无碰撞的。
6.根据前述权利要求中任一项所述的运行方法，其特征在于，所述控制装置(5)根据所述机器的所述模型(11)算出所述机器的元件对，并且在测试无碰撞性的范畴内，仅测试所述元件对的无碰撞性。
7.根据前述权利要求中任一项所述的运行方法，其特征在于，在操控位置受控的所述轴(1)期间，所述控制装置(5)接收位置受控的所述轴(1)的负载(B1)和/或转速受控的轴(16)的负载(B2)；所述控制装置(5)比较所接收的所述负载(B1，B2)与极限负载(BG)；并且所述控制装置(5)根据所述比较算出是否发生了碰撞。
8.根据前述权利要求中任一项所述的运行方法，其特征在于，在操控位置受控的所述轴(1)期间，所述控制装置(5)接收位置受控的所述轴(1)的所述负载(B1)和/或转速受控的所述轴(16)的所述负载(B2)；所述控制装置(5)比较所接收的所述负载(B1，B2)与负载阙值(BS)；并且所述控制装置(5)根据所述比较算出，所述末端执行器(2)是否处于与工件(13)的接触中。
9.根据权利要求7或8所述的运行方法，其特征在于，所述子程序(9)包含关于在所述末端执行器(2)要驶过的所述轨道(10)的哪段中发生所述末端执行器(2)与工件(13)的接触的信息。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的运行方法，其特征在于，在操控位置受控的所述轴(1)期间，所述控制装置(5)记录位置受控的所述轴(1)的一系列的位置额定值(p*)和/或位置受控的所述轴(1)的一系列的位置实际值(p)，从而至少在预设的时间区间中随时提供位置受控的所述轴(1)的最新的所述位置额定值(p*)和/或所述位置实际值(p)。
11.根据权利要求10所述的运行方法，其特征在于，在操控位置受控的所述轴(1)期间，所述控制装置(5)持续地测试是否出现了碰撞，并且在有碰撞的情况下，根据记录的一系列的所述位置额定值(p*)和/或所述位置实际值(p)反向地操控位置受控的所述轴(1)。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的运行方法，其特征在于，在操控位置受控的所述轴(1)期间，所述控制装置(5)持续测试是否出现了碰撞，在碰撞的情况下，根据所述模型(11)在三维几何空间中算出所述末端执行器(2)的方向或定向，在所述方向和/或所述定向中，应期待有最大的自由空间，并且在所述方向和/或所述定向上移动所述末端执行器(2)。
13.根据前述权利要求1至10中任一项所述的运行方法，其特征在于，在操控位置受控的所述轴(1)期间，所述控制装置(5)持续测试是否出现了碰撞，并且在碰撞的情况下，打开所述末端执行器(2)的夹紧装置(17)和/或用于夹持所述工件(13)的工件夹持装置(14)。
14.一种系统程序，其中所述系统程序包括机器代码(8)，所述机器代码能够由具有多个位置受控的轴(1)的机器的控制装置(5)运行，所述系统程序的通过所述控制装置(5)的运行使得，所述控制装置(5)根据前述权利要求中任一项所述的运行方法运行所述机器。
15.根据权利要求14所述的系统程序，其特征在于，所述系统程序以机器可读取的形式储存在数据载体(7)上。
16.一种具有多个位置受控的轴(1)的机器的控制装置，其特征在于，所述控制装置是利用根据权利要求14所述的系统程序(6)来编程的。
17.一种具有多个位置受控的轴(1)的机器，通过操控所述轴，末端执行器(2)能够经过至少一个中间构件(4)相对于所述机器的基体(3)位置受控地移动，其特征在于，所述机器具有根据权利要求16所述的控制装置(5)。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI557523B (zh) * 2015-04-29 2016-11-11 Excetek Technologies Co Ltd Method and system of collision protection for machine tool
CN108572629A (zh) * 2017-03-07 2018-09-25 西门子公司 操作防止碰撞的工业工厂机器
CN110058570A (zh) * 2018-01-18 2019-07-26 佳能株式会社 信息处理装置和显示装置的控制方法
CN110069063A (zh) * 2018-01-24 2019-07-30 西门子股份公司 在调试运动规划器时进行计算机辅助式的用户辅助的方法
CN112506133A (zh) * 2019-09-13 2021-03-16 西门子股份公司 具有位置额定值的缓存的数控装置
CN112955834A (zh) * 2019-09-27 2021-06-11 法国圣戈班玻璃厂 用于利用集成的数字映像弯曲玻璃板的自动化的生产工艺和生产系统
CN113396031A (zh) * 2019-02-04 2021-09-14 西门子股份公司 生产机器的至少一个元件在手动运行中的力限制的行进

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3115856A1 (de) 2015-07-09 2017-01-11 Siemens Aktiengesellschaft Trajektorienbestimmungsverfahren für nebenzeitbewegungen
EP3220223B1 (de) * 2016-03-16 2021-07-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur bearbeitung eines werkstücks in einer werkzeugmaschine mit optimierter bearbeitungszeit
TWI716849B (zh) 2019-04-10 2021-01-21 財團法人工業技術研究院 預先檢測加工路徑碰撞方法及系統
DE102019216262A1 (de) * 2019-10-23 2021-04-29 Robert Bosch Gmbh Roboteranordnung, Verfahren zum Betreiben der Roboteranordnung Computerprogramm sowie maschinenlesbares Speichermedium
EP3955071A1 (de) * 2020-08-10 2022-02-16 Siemens Aktiengesellschaft Betriebsverfahren für eine werkzeugmaschine, computerprogrammprodukt, steuereinheit und werkzeugmaschine
DE102021122606A1 (de) * 2021-09-01 2023-03-02 Arburg Gmbh + Co Kg Verfahren, Maschinensteuerung und Computerprogrammprodukt zur Bestimmung eines Pfades für eine Autonavigation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010012973A1 (en) * 1999-12-16 2001-08-09 Peter Wehrli Method and device for disturbance sensing, especially collision sensing, in the drive system of a numerically controlled machine tool
WO2008025577A1 (de) * 2006-05-30 2008-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur einrichtung zur kollisionsüberwachung eines maschinenelements mit einem gegenstand bei einer werkzeugmaschine, produktionsmaschine und/oder bei einer als roboter ausgebildeten maschine
CN101802734A (zh) * 2007-09-14 2010-08-11 哈恩和特斯基工件指数有限商业两合公司 用于显示真实机床加工单元动作的虚拟机床
US20120123590A1 (en) * 2010-08-03 2012-05-17 Matthew Halsmer System and method for programming robots
CN102749886A (zh) * 2011-04-18 2012-10-24 西门子公司 用于在机床中避免工具和工件之间不期望的碰撞的方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5808893A (en) * 1993-07-28 1998-09-15 Amt Machine Systems, Ltd. System for adapting an automatic screw machine to achieve computer numeric control
JPH09269808A (ja) * 1996-03-29 1997-10-14 Fanuc Ltd Ｃｎｃデータ補正方法
US6317646B1 (en) * 1997-03-19 2001-11-13 Fadal Machining Centers, Inc. CNC machine having interactive control of corner tolerance that is programmed to vary with the corner angle
DE102004035397A1 (de) * 2004-07-21 2006-03-16 Erwin Rothballer Verfahren und Anordnung zum Programmieren der Bahn eines Robotergerätes
JP2008545546A (ja) * 2005-06-10 2008-12-18 プロトタイプ・プロダクションズ・インコーポレーテッド 閉ループｃｎｃ機械加工システムおよびその方法
DE102005047466B3 (de) 2005-09-30 2007-07-19 Siemens Ag Verfahren zur Optimierung des Bearbeitungsprozesses bei einer Maschine
DE102005058038B3 (de) 2005-12-05 2007-07-26 Siemens Ag Verfahren und Steuereinrichtung zur Bestimmung der Zeitdauer bis zu einer notwendigen Wartung eines Maschinenelementes
US7610282B1 (en) * 2007-03-30 2009-10-27 Google Inc. Rank-adjusted content items
EP2051213A1 (de) 2007-10-19 2009-04-22 Siemens Aktiengesellschaft Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder Roboter
EP2189861B1 (de) 2008-11-24 2012-10-31 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Erstellung eines Teileprogramms
CA2793433C (en) * 2009-06-09 2016-04-12 Lean Tool Systems, Llc Gauge system for workpiece processing
DE102009054829A1 (de) 2009-12-17 2011-06-22 Siemens Aktiengesellschaft, 80333 Verfahren und Einrichtung zum Betrieb einer Maschine aus der Automatisierungstechnik
DE102011003374A1 (de) * 2011-01-31 2012-08-02 Deckel Maho Pfronten Gmbh Werkzeugmaschine mit einer Vorrichtung zur Kollisionsüberwachung
JP5417390B2 (ja) * 2011-07-29 2014-02-12 新日本工機株式会社 数値制御装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010012973A1 (en) * 1999-12-16 2001-08-09 Peter Wehrli Method and device for disturbance sensing, especially collision sensing, in the drive system of a numerically controlled machine tool
WO2008025577A1 (de) * 2006-05-30 2008-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur einrichtung zur kollisionsüberwachung eines maschinenelements mit einem gegenstand bei einer werkzeugmaschine, produktionsmaschine und/oder bei einer als roboter ausgebildeten maschine
CN101802734A (zh) * 2007-09-14 2010-08-11 哈恩和特斯基工件指数有限商业两合公司 用于显示真实机床加工单元动作的虚拟机床
US20120123590A1 (en) * 2010-08-03 2012-05-17 Matthew Halsmer System and method for programming robots
CN102749886A (zh) * 2011-04-18 2012-10-24 西门子公司 用于在机床中避免工具和工件之间不期望的碰撞的方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI557523B (zh) * 2015-04-29 2016-11-11 Excetek Technologies Co Ltd Method and system of collision protection for machine tool
CN108572629A (zh) * 2017-03-07 2018-09-25 西门子公司 操作防止碰撞的工业工厂机器
CN110058570A (zh) * 2018-01-18 2019-07-26 佳能株式会社 信息处理装置和显示装置的控制方法
CN110058570B (zh) * 2018-01-18 2022-12-27 佳能株式会社 信息处理装置以及信息处理装置的控制方法
CN110069063A (zh) * 2018-01-24 2019-07-30 西门子股份公司 在调试运动规划器时进行计算机辅助式的用户辅助的方法
CN110069063B (zh) * 2018-01-24 2022-07-12 西门子股份公司 在调试运动规划器时进行计算机辅助式的用户辅助的方法
CN113396031A (zh) * 2019-02-04 2021-09-14 西门子股份公司 生产机器的至少一个元件在手动运行中的力限制的行进
CN112506133A (zh) * 2019-09-13 2021-03-16 西门子股份公司 具有位置额定值的缓存的数控装置
CN112955834A (zh) * 2019-09-27 2021-06-11 法国圣戈班玻璃厂 用于利用集成的数字映像弯曲玻璃板的自动化的生产工艺和生产系统

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US10126729B2 (en) 2018-11-13

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