CN104750164B - 提供回馈力的方法与装置以及加工机系统 - Google Patents

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Abstract

一种提供回馈力的方法与装置以及加工机系统，该装置包括一计算单元以及一力回馈位移控制器。计算单元适于接收一第一物体与一第二物体的相对位置信息，以及第一物体与第二物体的几何信息；当该第一物体与该第二物体未接触时，计算单元根据第一物体与第二物体的相对位置信息以及第一物体与第二物体的几何信息计算且输出一力回馈值。力回馈位移控制器电性连接该计算单元，以分别输出一位移命令以及接收力回馈值，且位移命令使第一物体与第二物体相对移动。力回馈位移控制器还包括一位移单元与一力回馈单元。位移单元适于根据一使用者的操作而产生位移命令。力回馈单元耦接于位移单元，并根据力回馈值提供一回馈力至该位移单元。

Description

提供回馈力的方法与装置以及加工机系统
技术领域
本发明涉及一种提供回馈力的方法与装置以及加工机系统，特别是涉及一种根据物体间距离差异而提供不同强度的回馈力的方法与装置以及加工机系统。
背景技术
智能化工具机技术近几年已经在业界实用化，而以自动化的过程进行工件加工的自动模式虽然日渐普及，但在校正刀具、校正工件及进行测试时，手动模式仍是必须的。在手动模式中，操作手摇轮是常见且方便的做法。但在复杂的多轴机台，不易直觉辨识空间中运动的轴向，或是因视角遮避而无法看清运动空间全貌的情况下，操作手摇轮造成移动组件在进行移动时发生碰撞的风险也相对增加。
发明内容
本发明的目的为提出一种提供回馈力的方法与装置以及加工机系统，藉由物体间距离差异而提供不同强度的回馈力，以提高使用者操作手摇轮时的警觉性以降低碰撞的风险。
于一实施例中，本发明提出一种加工机系统，其包括一刀座、一基座、一控制单元、一储存单元、一计算单元、一手摇轮以及一力回馈位移控制器。刀座适于连接一刀具、且基座适于承载一工件。控制单元根据一位移命令以控制刀座与基座相对移动，并产生刀座与基座的相对位置信息并输出。储存单元储存刀座与基座的几何信息并输出。计算单元电性连接控制单元与储存单元，以接收刀座与基座的相对位置信息以及刀座与基座的几何信息。手摇轮适于根据一使用者的操作而产生位移命令。当刀座与基座未接触时，计算单元根据刀座与基座的相对位置信息以及刀座与基座的几何信息，以计算一力回馈值并且输出。力回馈位移控制器电性连接控制单元与计算单元，以分别输出位移命令以及输入力回馈值。力回馈位移控制器包括一力回馈单元。力回馈单元耦接于手摇轮，并根据力回馈值提供一回馈力至手摇轮。
于另一实施例中，本发明提出一种提供回馈力的装置，其包括一计算单元与一力回馈位移控制器。计算单元适于接收一第一物体与一第二物体的相对位置信息以及第一物体与第二物体的几何信息。当第一物体与第二物体未接触时，计算单元根据第一物体与第二物体的相对位置信息以及第一物体与第二物体的几何信息，以计算一力回馈值并且输出。力回馈位移控制器电性连接计算单元，以分别输出一位移命令以及输入力回馈值。位移命令适于使第一物体与第二物体相对移动。力回馈位移控制器包括一位移单元与一力回馈单元。位移单元适于根据一使用者的操作而产生位移命令。力回馈单元耦接于位移单元，并根据力回馈值提供一回馈力至位移单元。
于又一实施例中，本发明提出一种提供回馈力的方法，包括以下步骤：一计算单元接收一第一物体与一第二物体的相对位置信息以及第一物体与该第二物体的几何信息。一力回馈位移控制器的一位移单元根据一使用者的操作而输出一位移命令使第一物体与该第二物体相对移动。当第一物体与第二物体未接触时，计算单元根据第一物体与第二物体的相对位置信息以及第一物体与第二物体的几何信息，以计算一力回馈值至力回馈位移控制器。耦接于位移单元的一力回馈单元根据力回馈值提供一回馈力至位移单元。
附图说明
图1为本发明第一实施例的系统架构示意图。
图2为本发明加工机台立体示意图。
图3A为本发明力回馈位移控制器的立体示意图。
图3B为本发明力回馈位移控制器的侧面示意图。
图4A为本发明第一实施例的流程图。
图4B为本发明计算并且输出力回馈值Tf的细部流程图。
图5为本发明一实施例中正规化的距离差值D与正规化的力回馈值T的关系图。
图6为本发明第二实施例的流程图。
图7为本发明第三实施例的流程图。
图8A为本发明另一实施例中正规化的速度V与正规化的力回馈值T的关系图。
图8B为本发明又一实施例中正规化的距离差值D、正规化的速度V与正规化的力回馈值T的关系图。
图9为本发明第四实施例的流程图。
图10为本发明第五实施例的流程图。
图11为本发明第六实施例的系统架构示意图。
图12为本发明第七实施例的系统架构示意图。
图13为本发明第七实施例的流程图。
附图符号说明
1加工机系统
10加工机台
12刀座
122刀具
14基座
142工件
144夹治具
146结构件
1462刀塔
1464板金护罩
16驱动单元
17第一物体
18第二物体
20控制单元
30储存单元
40计算单元
50力回馈位移控制器
52手摇轮
54力回馈单元
56进给率设定单元
58运动轴设定单元
100提供回馈力的装置
200移动平台
S11～S16、S151～S154、S21～S28、S31～S38、S41～S48、S51～64、S71～S75步骤。
具体实施方式
以下将参照附图来描述本发明为达成目的所使用的技术手段与功效，而以下附图所列举的实施例仅为辅助说明，但本发明的技术手段并不限于所列举附图。
第一实施例
请参阅图1至图3所示，图1为本发明第一实施例的系统架构示意图，图2为本发明加工机台立体示意图，图3A与图3B为本发明力回馈位移控制器的立体示意图与侧面示意图。加工机系统1包括一刀座12、一基座14、一控制单元20、一储存单元30、一计算单元40以及一力回馈位移控制器50。计算单元40电性连接控制单元20、储存单元30与力回馈位移控制器50，且控制单元20电性连接力回馈位移控制器50。刀座12与基座14例如是设置于加工机台10上，加工机台10上还可包括一驱动单元16，以驱动刀座12与基座14彼此相对移动，驱动单元16例如是一马达，且刀座12适于连接刀具122，且基座14适于承载工件142。控制单元20例如是一控制器，根据一位移命令以控制刀座12与基座14相对移动，并产生刀座12与基座14的相对位置信息以输出至计算单元40。此外，控制单元20例如是电性连接驱动单元16，并藉由控制驱动单元16以驱动刀座12与基座14彼此相对移动。再者，控制单元20例如是藉由读取刀座12与基座14的编码器的数值，以产生刀座12与基座14的相对位置信息。储存单元30例如是存储器、光盘片、或是储存于远端或网络的储存媒体，储存刀座12与基座14的几何信息并输出至计算单元40，其中，几何信息例如是3D外形文档。计算单元40例如是中央处理器或芯片，接收刀座12与基座14的相对位置信息以及刀座12与基座14的几何信息。力回馈位移控制器50包括一手摇轮52与一力回馈单元54，其中，手摇轮52适于根据一使用者的操作(例如是旋转手摇轮52)而产生位移命令，又，力回馈单元54耦接于手摇轮52，并根据力回馈值提供一回馈力至手摇轮52，以让使用者于操作手摇轮52时感受到相应的回馈力。
请参阅图4A所示，图4A为本发明第一实施例的流程图。
在步骤S11中，计算单元40接收刀座12与基座14的相对位置信息以及刀座12与基座14的几何信息。
在步骤S12中，力回馈位移控制器50根据使用者对手摇轮52的操作而产生位移命令，并输出至控制单元20。
在步骤S13中，控制单元20根据上述的位移命令以控制刀座12与基座14相对移动。
在步骤S14中，计算单元40接收刀座12与基座14的相对位置信息。
在步骤S15中，当刀座12与基座14未接触时，计算单元40根据刀座12与基座14的相对位置信息，以及刀座12与基座14的几何信息，计算并且输出力回馈值Tf至力回馈位移控制器50。
在步骤S16中，力回馈位移控制器50根据力回馈值Tf提供回馈力至手摇轮52。
当使用者再次操作力回馈位移控制器50的手摇轮52以使刀座12与基座14彼此相对移动时，加工机系统1再次执行上述步骤S12～S16。
在本实施例中，计算单元40例如是根据刀座12与基座14的相对位置信息以及刀座12与基座14的几何信息，以计算刀座12与基座14间的最短距离，并以此最短距离作为距离运算值DCmin，以计算该力回馈值Tf。距离运算值DCmin与力回馈值Tf例如为负向关系，也就是当距离运算值DCmin越小，力回馈值Tf越大。
在另一实施例中，计算单元40还根据距离运算值DCmin、距离阈值Dh、力回馈单元54所能提供手摇轮52的最大力回馈值Tmax，以计算该力回馈值Tf。距离阈值Dh可减少距离运算值DCmin太大或为零时所可能造成的问题。
请参阅图4B所示，图4B为本发明计算并且输出力回馈值Tf的细部流程图。
在步骤S151中，当计算单元40判断距离运算值DCmin不大于(也就是小于或等于)一距离阈值Dh时，进行步骤S152；反之，则进行步骤S154。
在步骤S152中，计算单元40根据距离运算值DCmin，以计算力回馈值Tf。距离运算值DCmin、距离阈值Dh、正规化的距离差值D、最大力回馈值Tmax、与正规化的力回馈值T的关系分别为
T＝C*Dγ＝Tf/Tmax式(1)
D＝(Dh-DCmin)/Dh式(2)
其中，因距离运算值DCmin小于或等于一距离阈值Dh，故0≦D；C为常数，数值为大于0及小于或等于1(意即0<C≦1)；γ为常数，数值为大于或等于1(意即1≦γ)。
由于DCmin、Tmax、Dh、C、γ为已知，则计算单元40可计算出力回馈值Tf。
在步骤S153中，计算单元40输出力回馈值Tf，并反应在手摇轮52之上，以提供使用者「当刀座12与基座14间的最短距离越近，手摇轮52产生的回馈力越大」的感受，也就是，距离运算值DCmin与力回馈值Tf为负向关系。请参阅图5所示，图5为当本实施例C＝0.8、γ分别为1与3.5时，正规化的距离差值D与正规化的力回馈值T的关系图。
在步骤S154中，当计算单元40判断距离运算值DCmin大于距离阈值Dh时，可视为刀座12与基座14间的距离仍远，故计算单元40可直接以一固定的第三力回馈值T3作为力回馈值Tf，其中，第三力回馈值T3例如是0或是远小于最大力回馈值Tmax的数值，以减少手摇轮52对使用者操作的影响。
第二实施例
请参阅图6所示，图6为本发明第二实施例的流程图。本实施例的步骤S21～S24、S26、S27分别与第一实施例的步骤S11～S14、S15、S16类似，差异为：
在步骤S25中，是由计算单元40判断刀座12与基座14是否接触。计算单元40例如是根据刀座12与基座14的相对位置信息，以及刀座12与基座14的几何信息，以判断刀座12与基座14彼此是否产生干涉，并判断是否接触。若计算单元40判断刀座12与基座14未接触，则进行步骤S26；反之，则进行步骤S28。
在步骤S28中，因刀座12与基座14彼此接触，故计算单元40以固定的第一力回馈值T1作为力回馈值Tf，并进行步骤S27，将此力回馈值Tf(第一力回馈值T1)输出至力回馈位移控制器50并由力回馈单元54提供对应的回馈力至手摇轮52。第一力回馈值T1例如是略小于或等于最大力回馈值Tmax，以让使用者不易再转动手摇轮52，藉以警告使用者刀座12与基座14已彼此接触，以避免刀座12与基座14彼此继续接近。
第三实施例
请参阅图7所示，图7为本发明第三实施例的流程图。本实施例的步骤S31～S35、S37～S38分别与第二实施例的步骤S21～S25、S27～S28类似，差异为：
在步骤S36中，计算单元40是根据刀座12与基座14的相对位置信息以及刀座12与基座14的几何信息，和/或刀座12与基座14的相对速度信息，以计算并且输出力回馈值Tf。
在一实施例中，计算单元是40根据刀座12与基座14的相对位置信息，以及刀座12与基座14的几何信息，以计算并且输出力回馈值Tf。其计算方法与第一实施例类似，在此不再赘述。
在另一实施例中，计算单元是40根据刀座12与基座14在一运动轴上的相对速度信息Vp，以计算并且输出力回馈值Tf。请同时参阅图3A所示，力回馈位移控制器50还包括一运动轴设定单元58，用以选择运动轴。相对速度信息Vp、在该运动轴上的可运动最大速度Vmax、正规化的速度V、最大力回馈值Tmax、力回馈值Tf与正规化的力回馈值T的关系分别为
T＝C*Vγ＝Tf/Tmax式(3)
V＝Vp/Vmax式(4)
其中，C为常数，数值为大于0及小于或等于1(意即0<C≦1)；γ为常数，数值为大于或等于1(意即1≦γ)。
由于Vp、Vmax、Tmax、C、γ为已知，则计算单元40可计算出力回馈值Tf，并反应在手摇轮52之上，以提供使用者「当刀座12与基座14间的相对速度越快，手摇轮52产生的回馈力越大」的感受，也就是刀座12与基座14的相对速度信息Vp与力回馈值Tf为正向关系。请参阅图8A所示，图8A为当本实施例C＝1、γ分别为1与2.5时，正规化的速度V与正规化的力回馈值T的关系图。
在又一实施例中，计算单元40是根据刀座12与基座14的相对位置信息以及刀座12与基座14的几何信息，以计算刀座12与基座14间的最短距离，并以此最短距离作为距离运算值DCmin，并结合刀座12与基座14的相对速度信息Vp，以计算且输出力回馈值Tf。
当计算单元40判断距离运算值DCmin小于或等于一距离阈值Dh时，距离运算值DCmin、距离阈值Dh、相对速度信息Vp、在该运动轴上的可运动最大速度Vmax、最大力回馈值Tmax、力回馈值Tf与正规化的力回馈值T的关系分别为
T＝C*Vγ1*Dγ2＝Tf/Tmax式(5)
其中，正规化的距离差值D的定义与式(2)相同，正规化的速度V的定义与式(4)相同。因距离运算值DCmin小于或等于一距离阈值Dh，故0≦D；C为常数，数值为大于0及小于或等于1(意即0<C≦1)；γ1为常数，数值为大于或等于1(意即1≦γ1)；γ2为常数，数值为大于或等于1(意即1≦γ2)。由于DCmin、Dh、Vp、Vmax、Tmax、C、γ1、γ2为已知，则计算单元40可计算出力回馈值Tf，并反应在手摇轮52之上，以提供使用者「当刀座12与基座14间的最短距离越近且相对速度越快，手摇轮52产生的回馈力越大」的感受，也就是距离运算值DCmin与力回馈值Tf为负向关系，且刀座12与基座14的相对速度信息Vp与力回馈值Tf为正向关系。请参阅图8B所示，图8B为当本实施例V＝D，C＝1，γ1与γ2分别为1与1、及为2.5与3.5时，正规化的距离差值D、正规化的速度V与正规化的力回馈值T的关系图。
而当计算单元40判断距离运算值DCmin大于距离阈值Dh时，可视为刀座12与基座14间的距离仍远，故计算单元40可直接以一固定的第三力回馈值T3作为力回馈值Tf，其中，第三力回馈值T3例如是0或是远小于最大力回馈值Tmax的数值，以减少手摇轮52对使用者操作的影响。计算单元40亦可改以相对速度信息Vp以及式(3)、式(4)以计算力回馈值Tf。
第四实施例
请参阅图9所示，图9为本发明第四实施例的流程图。本实施例的步骤与第二实施例类似，差异为：
在步骤S41中，计算单元40接收储存单元30储存的刀座12与基座14和/或夹治具144与基座14和/或结构件146与基座14的相对位置信息，与刀座12及基座14和/或夹治具144和/或结构件146的几何信息。也就是，本实施例除了考虑刀座12与基座14以外，还加入考虑夹治具144与结构件146的其中之一或全部。请同时参阅图2所示，夹治具144是设置于基座14上，且与基座14相对固定；而结构件146例如是一刀塔(1462)、一伸缩护罩(图中未示)、一板金护罩(1464)或一自动换刀机(图中未示)，是设置于加工机台10上且可与基座14相对运动。
在步骤S42中，力回馈位移控制器50根据使用者对手摇轮52的操作而产生位移命令和/或使用者对进给率设定单元56的操作而产生进给率，并输出至控制单元20。请同时参阅图3A所示，力回馈位移控制器50还包括一进给率设定单元56，用以选择进给率。
在步骤S44中，计算单元40接收刀座12与基座14和/或夹治具144与基座14和/或结构件146与基座14的相对位置信息。
在步骤S45中，计算单元40判断刀座12与基座14和/或刀座12与夹治具144和/或刀座12与结构件146是否接触。
在此步骤中，计算单元40可判断刀座12与以下元件其中之一：基座14、夹治具144以及结构件146任两者之间是否发生接触。在一实施例中，计算单元40例如是根据刀座12与基座14的相对位置信息、及刀座12与夹治具144的相对位置信息，以及刀座12、基座14与夹治具144的几何信息，以判断刀座12与基座14、或刀座12与夹治具144彼此是否产生干涉，并判断是否接触。若计算单元40判断刀座12与基座14、或刀座12与夹治具144任组一发生接触，则进行步骤S48；若皆未发生接触，则进行步骤S46。
在另一实施例中，计算单元40例如是根据刀座12与基座14的相对位置信息、及基座14与结构件146的相对位置信息，以及刀座12、基座14与结构件146的几何信息，以判断刀座12与基座14、或刀座12与结构件146彼此是否产生干涉，并判断是否接触。若计算单元40判断刀座12与基座14、或刀座12与结构件146任组一发生接触，则进行步骤S48；若皆未发生接触，则进行步骤S46。
在步骤S46中，计算单元40根据刀座12与基座14和/或夹治具144与基座14和/或结构件146与基座14的相对位置信息，与刀座12及基座14和/或夹治具144和/或结构件146的几何信息，和/或进给率，以计算并且输出力回馈值Tf。
在一实施例中，计算单元40例如是根据刀座12与基座14的相对位置信息、及刀座12与夹治具144的相对位置信息，以及刀座12、基座14及夹治具144的几何信息，以计算刀座12与基座14间的最短距离、及刀座12与夹治具144间的最短距离；计算单元40还取上述两者中较短者作为距离运算值DCmin。
在另一实施例中，计算单元40例如是根据刀座12与基座14的相对位置信息、及基座14与结构件146的相对位置信息，以及刀座12、基座14及结构件146的几何信息，以计算刀座12与基座14间的最短距离、及刀座12与结构件146间的最短距离；计算单元40还取上述两者中较短者作为距离运算值DCmin。
当计算单元40判断距离运算值DCmin小于或等于一距离阈值Dh时，计算单元40根据距离运算值DCmin、距离阈值Dh、最大力回馈值Tmax、以及式(1)与式(2)，计算出力回馈值Tf，并反应在手摇轮52之上。
在又一实施例中，计算单元40还根据进给率调整力回馈值Tf，且进给率与调整后的力回馈值Tf为正向关系。例如当进给率设定为1mm，则手摇轮52前进一格代表1mm，此时力回馈值Tf为X；当进给率设定为10mm，则手摇轮52前进一格代表10mm，此时计算单元40因进给率设定值变高而调整力回馈值Tf为10*X；反之，进给率设定值变低，则调整后的力回馈值Tf会变小，以达到提供使用者操作手摇轮52进给时的警示效果。
而当计算单元40判断距离运算值DCmin大于距离阈值Dh时，可视为刀座12与基座14间的距离仍远，故计算单元40可直接以一固定的第三力回馈值T3作为力回馈值Tf，其中，第三力回馈值T3例如是0或是远小于最大力回馈值Tmax的数值，以减少手摇轮52对使用者操作的影响。
第五实施例
请参阅图10所示，图10为本发明第五实施例的流程图。本实施例的步骤S52～S54、S58、S60分别与第二实施例的步骤S22～S24、S27、S28类似，差异为：
在步骤S51中，计算单元40接收储存单元30储存的刀座12与基座14、刀具122与刀座12及工件142与基座14的相对位置信息，与刀座12、基座14、刀具122及工件142的几何信息。当加工机系统1尚未开始加工时，计算单元40还以工件142的初始几何信息作为142工件的几何信息。
在步骤S55中，计算单元40还判断加工机系统1是否正进行加工(例如刀座12是否旋转)。若加工机系统1并未进行加工，则进行步骤S56；反之，则进行步骤S59。
在步骤S56中，计算单元40判断刀座12与基座14、刀具122与基座14、及刀具122与工件142是否接触。计算单元40例如是根据刀座12与基座14的相对位置信息、及刀具122与基座14的相对位置信息、及刀具122与工件142的相对位置信息，以及刀座12、基座14、刀具122及工件142的几何信息，以判断刀座12与基座14、刀具122与基座14、及刀具122与工件142彼此是否产生干涉，并判断是否接触。若计算单元40判断刀座12与基座14、刀具122与基座14、及刀具122与工件142任一组发生接触，则进行步骤S60；若皆未发生接触，则进行步骤S57。
在步骤S57中，计算单元40根据刀座12与基座14、及刀具122与基座14及工件142与基座14的相对位置信息，以及刀座12、基座14、刀具122及工件142的几何信息，以计算并且输出力回馈值Tf。上述的刀座12与基座14、及刀具122与基座14及工件142与基座14的相对位置信息也可简化为刀具122与工件142的相对位置信息。计算单元40计算刀具122与基座14间的最短距离、及刀具122与工件142间的最短距离；计算单元40还取上述两者中较短者作为距离运算值DCmin。
在步骤S59中，计算单元40还判断刀座12与基座14、及刀具122与基座14是否接触。若刀座12与基座14、及刀具122与基座14其中任一发生接触，则进行步骤S60；反之，则进行步骤S61。
在步骤S61中，计算单元40还判断刀具122与工件142是否接触。若刀具122与工件142发生接触，则进行步骤S62；反之，则进行步骤S57。
在步骤S62中，计算单元40根据刀具122与工件142的相对位置信息、刀具122的几何信息、与工件142的几何信息，以计算工件142的几何信息对刀具122的几何信息的差集(也就是是工件142因刀具122加工切除后留下的部分)。
在步骤S63中，计算单元40以工件142的几何信息对刀具122的几何信息的差集，取代并更新工件142先前的几何信息。
在步骤S64中，计算单元40以第二力回馈值T2作为力回馈值Tf。第二力回馈值T2可为一固定值。在一实施例中，第一力回馈值T1大于第二力回馈值T2，且第二力回馈值T2可大于或稍大于第三力回馈值T3，以提醒使用者刀具122正在加工工件142。
第六实施例
请参阅图11所示，图11为本发明第六实施例的系统架构示意图。本实施例为提供回馈力的装置100，其系统架构与第一实施例类似，差异为以第一物体17取代刀座12、以第二物体18取代基座14、并以移动平台200取代加工机台10。在其他实施例中，第一物体17与第二物体18亦可为下列组合：结构件与基座、结构件与刀座、结构件与结构件、以及刀座与夹治具。更进一步来说，本实施例以第三物体取代夹治具144或结构件146、以第四物体取代刀具、以第五物体取代工件、以位移单元取代力回馈位移控制器50中的手摇轮52、以第一模式取代未进行加工的情境、并以第二模式取代进行加工的情境。因此，第一实施例到第五实施例所述的方法，皆可于依前述说明取代名称后直接适用于本实施例，故本实施例提供回馈力的装置100亦可应用于非加工机的领域，例如是用于虚拟体感的教学或游戏。换言之，第六实施例实质上为第一实施例的上位概念。
第七实施例
请参阅图12所示，图12为本发明第七实施例的系统架构示意图。本实施例的系统架构与第六实施例类似，差异为移除控制单元20，并以计算单元40直接读取第一物体17与第二物体18的相对位置信息以及相对速度信息、且力回馈位移控制器50直接控制驱动单元16以使第一物体17与第二物体18相互移动。
请参阅图13所示，图13为本发明第七实施例的流程图。本实施例为提供回馈力的方法，其步骤S71、S73～S75分别与第一实施例的步骤S11、S14～S16类似，主要差异为：
在步骤S72中，因无控制单元20，故由力回馈位移控制器50根据使用者对位移单元的操作而产生位移命令使第一物体与第二物体相对移动。
在步骤S73中，因无控制单元20，故计算单元40直接接收第一物体与第二物体的相对位置信息。
因此，第一实施例到第五实施例所述的方法，皆可于依第六实施例的说明取代名称后，并以力回馈位移控制器50与计算单元40分别替代控制单元20的输出与输入的功能后，而适用于本实施例。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围是以本发明的权利要求为准。

Claims (42)

1.一种加工机系统，包括：
一刀座，适于连接一刀具；
一基座，适于承载一工件；
一控制单元，根据一位移命令控制该刀座与该基座相对移动，以产生该刀座与该基座的相对位置信息并输出；
一储存单元，储存该刀座及该基座的几何信息并输出；
手摇轮，适于根据一使用者的操作而产生该位移命令；
其特征在于，该加工机系统还包括：一计算单元，电性连接该控制单元与该储存单元，以接收该刀座与该基座的相对位置信息以及该刀座及该基座的几何信息；当该刀座与该基座未接触时，该计算单元根据该刀座与该基座的相对位置信息以及该刀座及该基座的几何信息，计算一力回馈值，且输出该力回馈值；以及
一力回馈位移控制器，电性连接该控制单元与该计算单元，以分别输出该位移命令以及接收该力回馈值，该力回馈位移控制器包括一力回馈单元，该力回馈单元耦接于该手摇轮，并根据该力回馈值提供一回馈力至该手摇轮。
2.如权利要求1所述的加工机系统，其特征在于，该计算单元根据该刀座与该基座的相对位置信息以及该刀座及该基座的几何信息，计算该刀座与该基座间的最短距离，还依据该刀座与该基座间的最短距离作为距离运算值，以利用该距离运算值计算该力回馈值，且该距离运算值与该力回馈值为负向关系。
3.如权利要求2所述的加工机系统，其特征在于，该加工机系统还包括一夹治具，设置于该基座，其中，该储存单元还储存该夹治具的几何信息以及该夹治具与该基座的相对位置信息并输出至该计算单元；当该刀座与该夹治具未接触时，该计算单元还根据该夹治具与该基座的相对位置信息以及该夹治具的几何信息，计算该刀座与该夹治具间的最短距离，还根据该刀座与该基座间的最短距离以及该刀座与该夹治具间的最短距离两者中较短者作为该距离运算值，以计算该力回馈值；当该刀座与该夹治具接触时，该计算单元还以一第一力回馈值作为该力回馈值。
4.如权利要求2所述的加工机系统，其特征在于，该加工机系统还包括一结构件，其中，该储存单元还储存该结构件的几何信息以及该结构件与该基座的相对位置信息并输出至该计算单元；当该刀座与该结构件未接触时，该计算单元还根据该结构件与该基座的相对位置信息以及该结构件的几何信息，计算该刀座与该结构件间的最短距离，还根据该刀座与该基座间的最短距离以及该刀座与该结构件间的最短距离两者中较短者作为该距离运算值，以计算该力回馈值；当该刀座与该结构件接触时，该计算单元还以一第一力回馈值作为该力回馈值。
5.如权利要求4所述的加工机系统，其特征在于，该结构件还包括一刀塔、一伸缩护罩、一板金护罩或一自动换刀机。
6.如权利要求2所述的加工机系统，其特征在于，该控制单元还产生该刀座与该基座的相对速度信息并输出至该计算单元，该计算单元还根据该刀座与该基座的相对速度信息，以计算该力回馈值，且该刀座与该基座的相对速度信息与该力回馈值为正向关系。
7.如权利要求1所述的加工机系统，其特征在于，该控制单元还产生该刀座与该基座的相对速度信息并输出至该计算单元。
8.如权利要求7所述的加工机系统，其特征在于，该计算单元还根据该刀座与该基座的相对速度信息，以计算该力回馈值，且该刀座与该基座的相对速度信息与该力回馈值为正向关系。
9.如权利要求1所述的加工机系统，其特征在于，该储存单元还储存该刀具的几何信息以及该刀具与该刀座的相对位置信息并输出至该计算单元；当该加工机系统未进行加工且该刀具与该基座未接触时，该计算单元还根据该刀具与该刀座的相对位置信息以及该刀具的几何信息，以计算该刀具与该基座间的最短距离，还根据该刀具与该基座间的最短距离，以计算该力回馈值。
10.如权利要求9所述的加工机系统，其特征在于，该储存单元还储存该工件的初始几何信息以及该工件与该基座的相对位置信息并输出至该计算单元，该计算单元还以该工件的该初始几何信息作为该工件的该几何信息；当该加工机系统未进行加工且该刀具与该工件未接触时，该计算单元根据该工件与该基座的相对位置信息以及该工件的几何信息，以计算该刀具与该工件间的最短距离，还根据该刀具与该基座间的最短距离以及该刀具与该工件间的最短距离两者中较短者作为距离运算值，以计算该力回馈值。
11.如权利要求10所述的加工机系统，其特征在于，当该加工机系统进行加工时，该计算单元还根据该刀具与该工件的相对位置信息、该刀具的几何信息及该工件的几何信息，以计算该工件的几何信息对该刀具的几何信息的差集，还以该工件的几何信息对该刀具的几何信息的差集，取代该工件的几何信息。
12.如权利要求10所述的加工机系统，其特征在于，当该加工机系统进行加工且该刀具与该工件接触时，该计算单元还以一第二力回馈值作为该力回馈值。
13.如权利要求1所述的加工机系统，其特征在于，该力回馈位移控制器还包括一进给率设定单元，该进给率设定单元输出一进给率至该计算单元，该计算单元依据该进给率计算该力回馈值，且该进给率与该力回馈值为正向关系。
14.如权利要求13所述的加工机系统，其特征在于，该进给率是由该进给率设定单元输出至该控制单元后，再由该控制单元输出至该计算单元。
15.如权利要求2所述的加工机系统，其特征在于，当该距离运算值大于一距离阈值时，该计算单元还以一第三力回馈值作为该力回馈值。
16.如权利要求1所述的加工机系统，其特征在于，当该刀座与该基座接触时，该计算单元还以一第一力回馈值作为该力回馈值。
17.一种提供回馈力的装置，包括：
一计算单元，适于接收一第一物体与一第二物体的相对位置信息以及该第一物体与该第二物体的几何信息；当该第一物体与该第二物体未接触时，该计算单元根据该第一物体与该第二物体的相对位置信息以及该第一物体与该第二物体的几何信息，以计算一力回馈值，且输出该力回馈值；以及
一力回馈位移控制器，电性连接该计算单元，分别输出一位移命令以及接收该力回馈值，该位移命令适于使该第一物体与该第二物体相对移动，且该力回馈位移控制器包括一位移单元与一力回馈单元，该位移单元适于根据一使用者的操作而产生该位移命令，该力回馈单元耦接于该位移单元，并根据该力回馈值提供一回馈力至该位移单元。
18.如权利要求17所述的提供回馈力的装置，其特征在于，该计算单元是根据该第一物体与该第二物体的相对位置信息以及该第一物体与该第二物体的几何信息，计算该第一物体与该第二物体间的最短距离作为距离运算值，该计算单元还依据该距离运算值计算该力回馈值，且该距离运算值与该力回馈值为负向关系。
19.如权利要求18所述的提供回馈力的装置，其特征在于，该计算单元还接收一第三物体的几何信息以及该第三物体与该第二物体的相对位置信息；当该第一物体与该第三物体未接触时，该计算单元还根据该第三物体与该第二物体的相对位置信息以及该第三物体的几何信息，计算该第一物体与该第三物体间的最短距离，且该计算单元还根据该第一物体与该第二物体间的最短距离以及该第一物体与该第三物体间的最短距离两者中较短者作为该距离运算值；当该第一物体与该第三物体接触时，该计算单元还以一第一力回馈值作为该力回馈值。
20.如权利要求18所述的提供回馈力的装置，其特征在于，该计算单元还接收该第一物体与该第二物体的相对速度信息，还根据该第一物体与该第二物体的相对速度信息计算该力回馈值，且该第一物体与该第二物体的相对速度信息与该力回馈值为正向关系。
21.如权利要求17所述的提供回馈力的装置，其特征在于，该计算单元还接收该第一物体与该第二物体的相对速度信息，还根据该第一物体与该第二物体的相对速度信息计算该力回馈值，且该第一物体与该第二物体的相对速度信息与该力回馈值为正向关系。
22.如权利要求17所述的提供回馈力的装置，其特征在于，该计算单元还接收一第四物体的几何信息以及该第四物体与该第一物体的相对位置信息；当该提供回馈力的装置处于第一模式且该第四物体与该第二物体未接触时，该计算单元还根据该第四物体与该第一物体的相对位置信息以及该第四物体的几何信息，计算该第四物体与该第二物体间的最短距离作为距离运算值，该计算单元还根据该距离运算值计算该力回馈值。
23.如权利要求22所述的提供回馈力的装置，其特征在于，该计算单元还接收一第五物体的初始几何信息以及该第五物体与该第二物体的相对位置信息，该计算单元还以该第五物体的初始几何信息作为该第五物体的几何信息；当该提供回馈力的装置处于该第一模式且该第四物体与该第五物体未接触时，该计算单元还根据该第五物体与该第二物体的相对位置信息以及该第五物体的几何信息，计算该第四物体与该第五物体间的最短距离，还根据该第四物体与该第二物体间的最短距离以及与该第四物体与该第五物体间的最短距离两者中较短者作为该距离运算值。
24.如权利要求23所述的提供回馈力的装置，其特征在于，当该提供回馈力的装置处于第二模式时，该计算单元还根据该第四物体与该第五物体的相对位置信息、以及该第四物体与该第五物体的几何信息，计算该第五物体的几何信息对该第四物体的几何信息的差集，还以该第五物体的几何信息对该第四物体的几何信息的差集，取代该第五物体的几何信息。
25.如权利要求23所述的提供回馈力的装置，其特征在于，当该提供回馈力的装置处于第二模式且该第四物体与该第五物体接触时，该计算单元还以一第二力回馈值作为该力回馈值。
26.如权利要求17所述的提供回馈力的装置，其特征在于，该力回馈位移控制器还包括一进给率设定单元，该进给率设定单元输出一进给率至该计算单元，该计算单元还依据该进给率计算该力回馈值，且该进给率与该力回馈值为正向关系。
27.如权利要求26所述的提供回馈力的装置，其特征在于，该提供回馈力的装置还包括一控制单元，电性连接该计算单元与该力回馈位移控制器，其中，该进给率是由该进给率设定单元输出至该控制单元后，再由该控制单元输出至该计算单元，且该位移命令是由该力回馈位移控制器输出至该控制单元后，再由该控制单元控制该第一物体与该第二物体相对移动。
28.如权利要求18所述的提供回馈力的装置，其特征在于，当该距离运算值大于一距离阈值时，该计算单元还以一第三力回馈值作为该力回馈值。
29.如权利要求17所述的提供回馈力的装置，其特征在于，当该第一物体与该第二物体接触时，该计算单元还以一第一力回馈值作为该力回馈值。
30.一种提供回馈力的方法，包括：
一计算单元接收一第一物体与一第二物体的相对位置信息以及该第一物体与该第二物体的几何信息；
一力回馈位移控制器的一位移单元根据一使用者的操作而输出一位移命令使该第一物体与该第二物体相对移动；
当该第一物体与该第二物体未接触时，该计算单元根据该第一物体与该第二物体的相对位置信息以及该第一物体与该第二物体的几何信息，计算一力回馈值至该力回馈位移控制器；以及
耦接于该位移单元的一力回馈单元根据该力回馈值提供一回馈力至该位移单元。
31.如权利要求30所述的提供回馈力的方法，其特征在于，该计算单元是根据该第一物体与该第二物体的相对位置信息以及该第一物体与该第二物体的几何信息，计算该第一物体与该第二物体间的最短距离，还依据该第一物体与该第二物体间的最短距离作为距离运算值，还根据该距离运算值计算该力回馈值，且该距离运算值与该力回馈值为负向关系。
32.如权利要求31所述的提供回馈力的方法，其特征在于，该计算单元还接收一第三物体的几何信息以及该第三物体与该第二物体的相对位置信息；当该第一物体与该第三物体未接触时，该计算单元还根据该第三物体与该第二物体的相对位置信息以及该第三物体的几何信息，计算该第一物体与该第三物体间的最短距离，还根据该第一物体与该第二物体间的最短距离以及该第一物体与该第三物体间的最短距离两者中较短者作为该距离运算值；当该第一物体与该第三物体接触时，该计算单元还以一第一力回馈值作为该力回馈值。
33.如权利要求31所述的提供回馈力的方法，其特征在于，该计算单元还接收该第一物体与该第二物体的相对速度信息，还根据该第一物体与该第二物体的相对速度信息计算该力回馈值，且该第一物体与该第二物体的相对速度信息与该力回馈值为正向关系。
34.如权利要求30所述的提供回馈力的方法，其特征在于，该计算单元还接收该第一物体与该第二物体的相对速度信息，还根据该第一物体与该第二物体的相对速度信息计算该力回馈值，且该第一物体与该第二物体的相对速度信息与该力回馈值为正向关系。
35.如权利要求30所述的提供回馈力的方法，其特征在于，该计算单元还接收一第四物体的几何信息以及该第四物体与该第一物体的相对位置信息；当于第一模式且该第四物体与该第二物体未接触时，该计算单元还根据该第四物体与该第一物体的相对位置信息以及该第四物体的几何信息，计算该第四物体与该第二物体间的最短距离作为距离运算值，还根据该距离运算值计算该力回馈值。
36.如权利要求35所述的提供回馈力的方法，其特征在于，该计算单元还接收一第五物体的初始几何信息以及该第五物体与该第二物体的相对位置信息，该计算单元还以该第五物体的初始几何信息作为该第五物体的几何信息；当于该第一模式且该第四物体与该第五物体未接触时，该计算单元还根据该第五物体与该第二物体的相对位置信息以及该第五物体的几何信息，计算该第四物体与该第五物体间的最短距离，还根据该第四物体与该第二物体间的最短距离以及该第四物体与该第五物体间的最短距离两者中较短者作为该距离运算值。
37.如权利要求36所述的提供回馈力的方法，其特征在于，当于第二模式时，该计算单元还根据该第四物体与该第五物体的相对位置信息、以及该第四物体与该第五物体的几何信息，计算该第五物体的几何信息对该第四物体的几何信息的差集，还以该第五物体的几何信息对该第四物体的几何信息的差集取代该第五物体的几何信息。
38.如权利要求36所述的提供回馈力的方法，其特征在于，当于第二模式且该第四物体与该第五物体接触时，该计算单元还以一第二力回馈值作为该力回馈值。
39.如权利要求30所述的提供回馈力的方法，其特征在于，该提供回馈力的方法还包括：该力回馈位移控制器的一进给率设定单元输出一进给率至该计算单元，该计算单元还依据该进给率计算该力回馈值，且该进给率与该力回馈值为正向关系。
40.如权利要求39所述的提供回馈力的方法，其特征在于，该进给率是由该进给率设定单元输出至一控制单元后，再由该控制单元输出至该计算单元。
41.如权利要求31所述的提供回馈力的方法，其特征在于，当该距离运算值大于一距离阈值时，该计算单元还以一第三力回馈值作为该力回馈值。
42.如权利要求30所述的提供回馈力的方法，其特征在于，当该第一物体与该第二物体接触时，该计算单元还以第一力回馈值作为该力回馈值。
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