CN106862978B - 分布式直线电机加工平台以及分布式直线电机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式直线电机加工平台以及分布式直线电机控制方法，该加工平台包括多个控制系统和多个直线电机系统以及导轨式定子，每个直线电机系统都分别与一个控制系统连接，每个控制系统皆包括收发器、控制器以及驱动器，每个直线电机系统皆包括动子、执行结构以及传感器，所有直线电机系统共用一个导轨式定子，所述动子沿着所述导轨式定子的导轨做相对运动，每个直线电机系统皆通过所述传感器获取自身的运动信息，并将所述运动信息反馈至对应的控制系统，控制系统用于独立控制直线电机系统。实施本发明实施例，有利于提高使用直线电机的加工平台的稳定性，以及提高加工平台整体的容错性。

Description

分布式直线电机加工平台以及分布式直线电机控制方法

技术领域

本发明涉及电机控制领域，尤其涉及一种分布式直线电机加工平台以及分布式直线电机控制方法。

背景技术

机床上传统的“旋转电机+滚珠丝杠”进给传动方式,由于受自身结构的限制，在进给速度、加速度、快速定位精度等方面很难有突破性的提高,已无法满足超高速切削、超精密加工对机床进给系统伺服性能提出的更高要求。基于此，在精密加工行业，人们引入了直线电机，直线电机将电能直接转换成直线运动的机械能,取消了从电机到工作台之间的机械传动环节,把机床进给传动链的长度缩短为零，还可以把控制对象(动子)与执行机构集成为一体化结构。在使用直线电机的加工平台中，为了提高加工速率，通常在导轨式定子上设置多个动子，并在加工平台中设置有控制中心，控制中心对所有动子进行控制，向动子发布控制指令，驱使执行机构完成加工任务。使用直线电机的加工平台具有反应快、灵活度高、出力密度高、热耗低、精度高等特点。

然而，本发明的发明人在研究和实践过程中发现，在现有技术中使用直线电机的加工平台仍有需要改进的之处，例如在加工平台进行加工任务的过程中，当控制中心突然出现计算错误或硬件故障，或者某个环节的信息传递出现问题(延时、丢数据等)，那么整个加工平台将会发生控制混乱；而当某动子出现物理连接上的故障，则该动子必然工作失败，从而影响加工平台的整体性能。

发明内容

本发明实施例提供一种分布式直线电机加工平台以及分布式直线电机控制方法，以便于解决现有技术中的不足，提高使用直线电机的加工平台的稳定性，以及提高加工平台整体的容错性。

本发明实施例第一方面提供一种分布式直线电机加工平台，该加工平台包括多个控制系统和多个直线电机系统以及导轨式定子，每个直线电机系统都分别与一个控制系统连接，每个控制系统皆包括收发器、控制器以及驱动器，所述收发器、所述控制器以及所述驱动器电性连接，不同控制系统之间具有通信连接，每个直线电机系统皆包括动子、执行结构以及传感器，所述执行结构和所述传感器分别与所述动子固定连接，所有直线电机系统共用一个导轨式定子，所述动子沿着所述导轨式定子的导轨做相对运动，每个直线电机系统皆通过所述传感器获取自身的运动信息，并将所述运动信息反馈至对应的控制系统，其中，对于任何一个控制系统：

所述收发器用于获取操作指令；还用于基于拓扑通信方案与相邻控制系统进行所述运动信息和操作位置信息的交换，其中，所述操作位置信息由所述操作指令所指示，所述相邻控制系统为所述多个控制系统中与所述任何一个控制系统相邻的控制系统；

所述控制器用于，存储和分析所述操作指令，并根据自身的运动信息、操作位置信息和所述相邻控制系统的运动信息、操作位置信息判断对应的直线电机系统是否可执行所述操作指令；

所述驱动器用于，在所述控制器判断对应的直线电机系统可执行所述操作指令的情况下，向对应的直线电机系统发送驱动信息，以驱动所述动子沿所述导轨式定子的导轨到运动至所述操作位置信息所指示的位置，并驱动所述执行机构执行所述操作指令所指示的操作。

可选的，所述收发器用于获取操作指令，包括：所述收发器用于从移动存储装置中获取操作指令组，所述操作指令组包括自身的操作指令以及其他控制系统的操作指令；所述控制器还用于，从所述操作指令组中提取所述自身的操作指令和所述其他控制系统的操作指令，将所述自身的操作指令保存到本地缓存中；所述收发器还用于，将所述其他控制系统的操作指令向所述其他控制系统发送。

可选的，所述收发器用于获取操作指令，包括：所述收发器用于通过无线的方式从网络中获取所述操作指令。

可选的，所述系统还包括管理节点，所述管理节点与各个控制系统连接；所述收发器用于获取操作指令，包括：所述收发器用于接收所述管理节点所发送的所述操作指令。

可选的，所述控制系统还包括检测器，所述检测器用于检测对应的直线电机系统是否状态异常；在所述检测器检测到对应的直线电机系统状态异常的情况下，所述收发器用于向所述管理节点发送异常信息；所述管理节点用于根据所述异常信息进行分析、诊断与显示。

具体的，所述传感器为速度与位置传感器，所述运动信息为速度与位置信息；

每个直线电机系统皆可以通过传感器获取自身的运动信息，具体为：每个直线电机系统皆可以通过相应的速度与位置传感器获取自身的速度与位置信息。

具体的，所述执行结构为钻铣机构。

具体的，在直线电机系统中，所述钻铣机构的数量为多个。

本发明实施例第二方面提供了一种分布式直线电机控制方法，应用于加工平台，所述加工平台包括至少一个导轨式定子以及布置在所述导轨式定子上的多个动子，所述多个动子包括本地动子和邻近动子，所述方法包括：

获取操作指令，所述操作指令中包括所述本地动子的标识、所述执行机构对应的操作以及操作位置信息；

通过速度与位置传感器获取所述本地动子的速度与位置信息；

获取所述邻近动子的速度与位置信息以及操作位置信息；

根据所述本地动子的速度与位置信息、所述本地动子的操作位置信息和所述邻近动子的速度与位置信息、所述邻近动子的操作位置信息判断是否可执行所述操作指令；

在判断可执行所述操作指令的情况下，驱动所述本地动子沿导轨式定子的导轨到运动至所述本地动子的操作位置信息所指示的位置，并驱动所述执行机构执行所述操作指令所指示的操作。

本发明实施例第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有指令(或实现代码)，当其在计算机上运行时，可使得计算机执行上述第二方面所述的方法。

可以看出，在本发明实施例所提供的分布式直线电机加工平台中，每个直线电机系统都分别具有一个与之对应控制系统，该控制系统可以对直线电机系统进行独立的控制。在需要通过该加工平台进行加工任务时，每一个直线电机系统分别负责该加工任务中的一个工序，控制系统获取该工序所对应的操作指令后，在工作过程中实时通过拓扑通信方案与相邻的控制系统进行运动信息和操作位置信息的交换，并实时判断对应的直线电机系统是否可执行所述操作指令，在确定对应的直线电机系统可执行所述操作指令的情况下，驱动动子以及执行机构执行相应的操作指令。也就是说，实施本发明实施例，不同的“控制系统+直线电机系统”独立完成既定的工序，当其中某个“控制系统+直线电机系统”出现问题时，并不会影响其他“控制系统+直线电机系统”完成其他的工序，所以本发明实施例提供的分布式直线电机加工平台具有很好的系统稳定性和容错性。另外，由于不同的“控制系统+直线电机系统”可进行协同运动和协调工作，所以实施本发明实施例还可实现多道工序同时加工、工序间动态调整与配合，进而高效、快速、精准地完成加工目标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术提供的一种直线电机的加工平台示意图；

图2是本发明实施例提供的一种直线电机的加工平台示意图；

图3是本发明实施例提供的一种拓扑通信方案示意图；

图4是本发明实施例提供的一种控制系统判断直线电机系统是否可执行操作指令示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种直线电机的加工平台示意图；

图6是本发明实施例提供的一种分布式直线电机控制方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

为了便于本发明技术方案的理解，下面首先介绍现有技术中应用直线电机的加工平台。在现有技术中，直线电机是指一种利用电磁作用原理将电能直接转换成直线运动动能的驱动装置。直线电机无论是从结构上还是工作原理上看，都是从旋转电机演变而来的，从结构上来讲，直线电机同样包括有定子和动子，可以认为直线电机是将旋转电机沿其轴向剖开，然后将其定子和转子展开，即变成由定子和动子组成的直线电机。从工作原理来讲，在旋转电机中，当三相绕组中通入三相对称正弦电流后，会在气隙中产生按正弦分布的旋转磁场。与此类似，在直线电机中通入三相电流后，也会在气隙中产生磁场，如果不考虑端部效应，磁场在直线方向也呈正弦分布，只是这个磁场是平移而不是旋转的，因此称为行波磁场。行波磁场与动子相互作用便产生电磁推力，驱动动子沿定子的导轨作往复直线运动。

参见图1，图1是现有技术中一种使用直线电机的加工平台简单示意图，在现有技术的加工平台中，通常将动子和执行机构集合到一体，采用集中式控制方式对动子进行控制，如图1所示，该加工平台中的直线电机包括固定设置的定子101，定子上设置有多个动子102(图中为3个动子102)，每个动子中都固定设置有执行机构103，该执行机构用于进行加工任务，该加工平台还包括一个控制中心104，该控制中心和分别与执行加工任务的3个动子进行物理连接，在进行加工任务时，控制中心作为整个加工平台的核心，主要负责采集3个动子的信息，控制所有动子沿定子进行往复运动，控制执行机构进行加工任务等等。

然而，在上述集中式控制的加工平台中，由于所有硬件接线(即每个动子的传感器、通信、驱动等)都必须物理连接至该控制中心，故该控制中心必须具备足够强大的运算功能和丰富的硬件接口，同时保证实时的处理能力。该主控器负责对每个动子的运动状态进行实时监控，同时根据控制算法，生成控制指令，以控制每个动子的运动。当控制中心突然出现计算错误或硬件故障，或者某个环节的信息传递出现问题(延时、丢数据等)，则该整体系统性能将会变差；如果某动子出现物理连接上的故障，则该动子必然工作失败，从而影响整体系统的性能。

为了解决现有技术中存在的技术缺陷，本发明实施例提供了一种分布式直线电机加工平台，参见图2，所述分布式直线电机加工平台包括多个控制系统201和多个直线电机系统202以及导轨式定子203，每个直线电机系统都分别与一个控制系统201连接，每个控制系统201皆由收发器204、控制器205以及驱动器206电性连接而成，所述控制系统201用于对直线电机系统202进行独立控制，不同控制系统之间可进行相互通信，每个直线电机系统202皆包括动子207、执行结构208以及传感器209，即在该每个直线电机系统202中，所述动子207、执行结构208以及传感器209集合成一体化结构，在该一体化结构中，所述执行结构208和所述传感器209分别与所述动子208固定连接，所有直线电机系统共用一个导轨式定子203，所述动子208沿着所述导轨式定子203的导轨做相对运动，每个直线电机系统202皆通过相应的传感器209获取自身的运动信息，并将所述运动信息反馈至对应的控制系统201，所述执行结构208用于进行加工任务，例如进行焊接、切割、钻铣等加工任务。在一具体的实施例中，所述控制系统201和对应的直线电机系统202可以是通过控制线路进行有线连接，在进行加工任务时，直线电机系统202所形成的一体化结构在控制系统201的控制下沿所述导轨式定子203的导轨做相对运动；在另一具体的实施例中，所述控制系统201和对应的直线电机系统202设置成“控制系统+直线电机系统”的一体化系统，在进行加工任务时，所述一体化系统可在控制系统201的控制下沿所述导轨式定子203的导轨做相对运动。

其中，在具体的加工任务中，对于任何一个控制系统201而言：

所述收发器204可用于获取操作指令；也就是说，由于每个控制系统201均独立控制直线电机系统202，而不同的直线电机系统202所完成的工作任务不同，所以每个控制系统201可独立获取与工作任务相关的操作指令。

在本发明实施例的分布式直线电机加工平台中，可以根据加工任务的工作需要确定“控制系统+直线电机系统”的一体化系统的具体数量，根据加工任务的工作类型选择执行机构的类型。

举例来说，在具体的应用场景中，所述工作任务为对印刷电路板(PrintedCircuitBoard，PCB)进行加工，所述执行机构为钻铣机构，所述工作任务包括三种工序，第一工序为利用钻刀在PCB中的若干位置进行3mm直径的开孔；第二工序利用铣刀在PCB中的若干位置加工长5mm，宽3mm的槽；第三工序为利用钻刀在PCB中的若干位置进行5mm直径开孔，那么，可以在该加工任务中选择三种“控制系统+直线电机系统”的一体化系统(下文简称为一体化系统)，第一种一体化系统中执行结构的加工刀具选择3mm的钻刀，第二种一体化系统中执行结构的加工刀具选择3mm的立铣刀，第三种一体化系统中执行结构的加工刀具选择5mm的钻刀。可以理解的，在确定工作任务后，不同的一体化系统中的控制系统201可相应获取与工作任务相关的操作指令，即第一种一体化系统的控制系统获取第一工序所需的操作指令，第二种一体化系统的控制系统获取第二工序所需的操作指令，第三种一体化系统的控制系统获取第三工序所需的操作指令。

可以理解的，可以有多种方式实现控制系统获取所需的操作指令：

在具体的实施例中，在控制系统201的收发器204中设置有读取装置，所述读取装置用于从移动存储装置中获取所述操作指令，所述移动存储装置可以是磁存储装置、光存储装置或者电子存储装置。也即是说，在具体的应用场景中，需要进行加工任务时，可以将不同的操作指令保存在不同的移动存储装置中，再将不同的移动存储装置分别插入不同的控制系统的读取装置中，所述控制系统便可以相应地获取各自所需的操作指令。

在具体的实施例中，在控制系统201的收发器204中设置有读取装置，所述收发器用于从移动存储装置中获取所述操作指令组，所述操作指令组包括多个控制系统的操作指令，然后，该控制系统的控制器从所述操作指令组中提取自身所需的操作指令指令，并判断所述操作指令组中是否包含其他控制系统所需的操作指令，如果包含，则判断所述操作指令组还包括哪些控制系统所需的操作指令，并分别将不同的操作指令通过收发器发送给对应的控制系统，例如，需要进行加工任务时，可以将该加工任务对应的操作指令组保存在一个的移动存储装置中，所述操作指令组中的操作指令包括控制系统的标识，再将该移动存储装置插入某一个控制系统的收发器的读取装置中，控制系统通过该收发器获取所述操作指令组后，通过控制器根据操作指令组中控制系统的标识判断所述操作指令组中的操作指令是自身所需的，还是其他控制系统所需的。控制器将自身所需的操作指令提取出来保存在本地缓存中，并将其他操作指令提取出来，根据控制系统的标识向相关控制系统发送所需的操作指令。

在具体的实施例中，所述控制系统201还可以通过收发器204以有线传输或者无线传输的方式从网络中获取所需的操作指令，其中，无线传输的方式可以是蓝牙、zigbee、WLAN、GPRS或者红外等等。举例来说，在具体的应用场景中，可以使用移动终端通过无线的方式分别向不同的控制系统发布操作指令，相应的，不同的控制系统相应获取所需的操作指令。

在控制系统201获取所需的操作指令后，所述控制系统201就可以进入工作状态，也就是能够驱动动子207(或者驱动直线电机系统202/一体化系统)沿定子203的导轨进行运动，在运动过程中，传感器209实时获取运动信息，并将运动信息实时反馈到控制系统201的控制器205，然而，由于在不同的动子(或者直线电机系统/一体化系统)共用同一个定子的导轨，为了使得不同的动子(或者直线电机系统/一体化系统)不发生碰撞，控制系统需要实时通过收发器204与相邻的控制系统交换运动信息，具体的，不同的控制系统基于拓扑通信方案与相邻控制系统进行所述运动信息的交换。其中，所述通信拓扑方案为决定不同的控制系统之间能否进行信息交换的方案，也就是说，拓扑通信方案决定了信息发出端、信息接受端、信息流向等。在具体的实现方式中，所述拓扑通信方案可以是根据加工任务而预先配置在不同的控制系统中，所述拓扑通信方案所决定的信息可以是运动信息、加工信息等。参见图3，图3为在一种加工任务中的拓扑通信方案的流程示意图，在该拓扑通信方案中，包括三个控制系统：第一控制系统、第二控制系统和第三控制系统，第一控制系统可以向第二控制系统发送信息，第三控制系统可以向第一控制系统发送信息，第二控制系统和第三控制系统之间可以互相发送信息，但是第二控制系统不可以向第一控制系统发送信息，第一控制系统不可以向第三控制系统发送信息。

引入拓扑通信方案的目的在于，一方面，有些控制系统之间需要协调配合进行工作，故需要增加两者之间的信息交换，比如两个动子(或者直线电机系统/一体化系统)在进行加工任务时，两者的加工位置非常靠近或者相互冲突，那么两者就需要实时获取对方的运动信息和加工信息，避免发生碰撞，进而确定工作秩序；另一方面，有些控制系统之间由于其工作不需要进行协调也能完成工作任务，那么就可以减少两者之间的信息交换，比如两个动子(或者直线电机系统/一体化系统)在进行加工任务时，两者的加工位置或者工作秩序不会产生冲突，那么就可以减少或消除两者之间的信息交换，避免进行无谓的通信。可以看出，引入拓扑通信方案可以提供控制系统的工作效率，降低本发明实施例所述分布式直线电机加工平台的功率消耗。

在控制系统中，控制器205作为运动控制和信息处理的中枢，实时根据动子(或者直线电机系统/一体化系统)的运动信息和相邻控制系统的动子(或者直线电机系统/一体化系统)的运动信息以及操作位置信息进行综合处理、比较和判断，确定当前的直线电机系统是否可执行所述操作指令。

其中，在具体的实施例中，所述传感器209为速度与位置传感器，相应地，所述速度与位置传感器获取的运动信息为速度与位置信息，也就是说，所述直线电机系统202可实时通过速度与位置传感器获取动子(或者直线电机系统/一体化系统)的当前位置以及当前速度。

参见图4，在一具体的应用场景中，加工平台包括一体化系统A、一体化系统B、导轨式定子C，以及工作对象D(如PCB)，在T时间，A和B都已经完成当前任务操作，此时A在D上所映射的位置为a点,A的当前运动速度为v1，A的下一任务操作所针对D的o1位置进行的操作；此时B在D上所映射的位置为b点,B的当前运动速度为v2，B的下一操作为针对D的o2位置进行的操作。根据拓扑通信方案，A和B进行信息交换(运动信息以及操作位置信息的交换)，A和B均获知对方的运动信息以及操作位置信息，所述运动信息至少包括当前映射的位置、当前运动速度，所述操作位置信息包括下一目标位置(即下一任务操作的位置点)。对于A而言，A的控制器根据A的运动信息以及操作位置信息进行处理，获知A此时距离下一任务操作的位置点o1的距离为L1，A的控制器根据B的运动信息以及操作位置信息进行处理，获知B此时距离下一任务操作的位置点o2的距离为L2,由于L1小于L2,故A的控制器确定A对应的直线电机系统可执行下一操作。对于B而言，B的控制器根据B的运动信息以及操作位置信息进行处理，获知B此时距离下一任务操作的位置点o2的距离为L2，B的控制器根据A的运动信息以及操作位置信息进行处理，获知A此时距离下一任务操作的位置点o1的距离为L1,由于L2大于L1,故B的控制器确定B的直线电机系统不可执行下一操作。也就是经过上述处理后，A和B在下一操作位置产生冲突的情况下，根据距离优先原则分别确定解决方案：A继续执行下一操作，而B将暂停执行下一操作。

需要说明的是，图4实施例中根据距离优先原则分别确定解决方案仅仅是用于说明本发明实施例中，控制器根据自身的运动信息和相邻控制系统的运动信息判断对应的直线电机系统是否可执行操作指令的一种情况，而在其他实施例中，控制器还可以根据其他原则(例如速度优先原则，任务优先原则等等)进行相关判断，具体的判断情况可以参考距离优先原则，这里不再一一说明。

在控制器205确定直线电机系统201可执行操作指令的情况下，控制器205向驱动器206发送驱动指示信息，所述驱动器206收到驱动指示信息后，向对应的直线电机系202发送驱动信息，以驱动所述动子(或者直线电机系统/一体化系统)沿所述导轨式定子的导轨到运动至所述操作指令所指示的位置(即下一任务操作的位置点)，并驱动执行机构执行所述操作指令所指示的操作。例如在上述图4的实施例中，A和B在根据距离优先原则分别确定解决方案后，A中的驱动器驱动A中的动子(或者直线电机系统/一体化系统)沿导轨式定子D运动到o1点，并驱动A中的执行机构针对工作对象D执行下一操作，而B将停止运动，暂停执行下一操作，待A完成下一操作后，B再重复上述判断确定B是否可执行下一操作。

可以看出，在本发明实施例所提供的分布式直线电机加工平台中，每个直线电机系统都分别具有一个与之对应控制系统，该控制系统可以对直线电机系统进行独立的控制。在需要通过该加工平台进行加工任务时，每一个直线电机系统分别负责该加工任务中的一个工序，控制系统获取该工序所对应的操作指令后，在工作过程中实时通过拓扑通信方案与相邻的控制系统进行运动信息和操作位置信息的交换，并实时判断对应的直线电机系统是否可执行所述操作指令，在确定对应的直线电机系统可执行所述操作指令的情况下，驱动动子以及执行机构执行相应的操作指令。也就是说，实施本发明实施例，不同的“控制系统+直线电机系统”独立完成既定的工序，当其中某个“控制系统+直线电机系统”出现问题时，并不会影响其他“控制系统+直线电机系统”完成其他的工序，所以本发明实施例提供的分布式直线电机加工平台具有很好的系统稳定性和容错性。另外，由于不同的“控制系统+直线电机系统”可进行协同运动和协调工作，所以实施本发明实施例还可实现多道工序同时加工、工序间动态调整与配合，进而高效、快速、精准地完成加工目标。

参见图5，本发明实施例提供了另一种分布式直线电机加工平台，如图5所示，所述分布式直线电机加工平台包括多个控制系统301(图中为3个)和多个直线电机系统302(图中对应为3个)以及导轨式定子303，每个直线电机系统都分别与一个控制系统301连接，每个控制系统301皆由收发器304、控制器305以及驱动器306电性连接而成，所述控制系统301用于对直线电机系统302进行独立控制，不同控制系统之间进行相互通信，每个直线电机系统302皆包括动子307、执行结构308以及传感器309，即在该每个直线电机系统302中，所述动子307、执行结构308以及传感器309集合成一体化结构，在该一体化结构中，所述执行结构308和所述传感器309分别与所述动子308固定连接，所有直线电机系统共用一个导轨式定子303，所述动子308沿着所述导轨式定子303的导轨做相对运动，每个直线电机系统302皆通过相应的传感器309获取自身的运动信息，并将所述运动信息反馈至对应的控制系统301，所述执行结构308用于进行加工任务，例如进行焊接、切割、钻铣等加工任务。在一具体的实施例中，所述控制系统301和对应的直线电机系统302可以是通过控制线路进行有线连接，在进行加工任务时，直线电机系统302所形成的一体化结构在控制系统301的控制下沿所述导轨式定子303的导轨做相对运动；在另一具体的实施例中，所述控制系统301和对应的直线电机系统302设置成“控制系统+直线电机系统”的一体化系统，在进行加工任务时，所述一体化系统可在控制系统301的控制下沿所述导轨式定子303的导轨做相对运动。

所述分布式直线电机加工平台还包括管理节点3010，所述系统还包括管理节点3010，所述管理节点3010与各个控制系统301连接，所述管理节点3010作为工程人员管理所述系统的用户接口，用于进行工作任务发布、系统状态监测、直线电机系统故障异常检测等等。

在具体的实施例中，所述管理节点3010用于获取工作任务，还用于根据工作任务向不同的控制系统301发布操作指令，相应地，控制系统301获取各自所需的操作指令。

在具体的实施例中，在管理节点3010中设置有读取装置，所述管理节点3010可从移动存储装置中获取所述工作任务，所述工作任务包括多个控制系统的操作指令，所述操作指令包括控制系统的标识，然后，管理节点3010根据控制系统的标识向相关控制系统发送对应的的操作指令。

在具体的实施例中，所述管理节点3010还可以通过收发器以有线传输或者无线传输的方式从网络中获取工作任务，其中，无线传输的方式可以是蓝牙、zigbee、WLAN、GPRS或者红外等等。举例来说，在具体的应用场景中，可以使用移动终端通过无线的方式向管理节点3010发送工作任务，然后，管理节点3010根据控制系统的标识向相关控制系统发送对应的的操作指令。

在具体的实施例中，所述管理节点3010还可以包括输入设备，所述输入设备用于根据所输入的指令而生成操作指令，所述操作指令包括控制系统的标识，所述管理节点3010进而根据所述标识向相应的控制系统发送所述操作指令。

其中，对于任何一个控制系统301：

所述收发器304用于获取管理节点3010所发送的操作指令；还用于基于拓扑通信方案与相邻控制系统进行所述运动信息和操作位置信息的交换，其中，所述操作位置信息由所述操作指令所指示；

所述控制器305用于，存储和分析所述操作指令，并根据自身的运动信息、操作位置信息和相邻控制系统的运动信息、操作位置信息判断对应的直线电机系统是否可执行所述操作指令；

所述驱动器306用于，在所述控制器305判断对应的直线电机系统可执行所述操作指令的情况下，向对应的直线电机系统302发送驱动信息，以驱动所述动子307沿所述导轨式定子303的导轨到运动至所述操作位置信息所指示的位置，并驱动执行机构308执行所述操作指令所指示的操作。

所述控制系统301还包括检测器3011，所述检测器3011用于检测对应的直线电机系统是否发生状态异常；当检测器检测到对应的直线电机系统发生状态异常，所述收发器用于向管理节3010点发送异常信息；所述管理节点3010还包括显示屏，播报设备等，用于根据所述异常信息进行分析、诊断，并通过显示屏进行相关信息的显示，通过播报设备进行警告播报，方便工程技术人员及时发现和诊断相关故障信息。

在具体的实施例中，所述状态异常包括动子状态异常、传感器异常和执行机构异常。

比如，当检测器3011检测到所述动子307的运动情况和操作指令所指示的运动产生较大的差异，或者检测到动子307出现运动故障时，检测器3011生成相应的动子运动异常信息，收发器用于向管理节3010点发送所述动子运动异常信息，控制节点根据所述动子异常情况与整个系统的加工任务情况进行综合分析，判断该异常是否是处在正常的工作范畴，如果是处在正常的工作范畴，则否认该异常情况，如果超出了正常的工作范畴，则对故障进行诊断分析，并进行显示与警告播报。

又比如，当检测器3011检测到传感器309无法获取相关的运动信息时、或者所获取的运动信息超过异常临界值时，检测器3011生成相应的传感器异常信息，收发器用于向管理节3010点发送所述传感器异常信息，控制节点根据所述传感器异常信息进行诊断分析，并进行显示与警告播报。

又比如，当检测器3011检测到执行结构308无法工作时，或者执行结构308中的加工器具出现安装异常时，或者所安装的加工器具与执行操作指令所需要的加工器具不相符时，或者加工器具出现较大的磨损或者断刀时，检测器3011生成相应的执行机构异常信息，收发器用于向管理节3010点发送所述执行机构异常信息，控制节点根据所述执行机构异常信息进行诊断分析，并进行显示与警告播报。

其中，在本发明实施例的一种具体的实现方式中，所述执行结构为钻铣机构，所述钻铣机构包括旋转电机和钻铣加工器具，所述钻铣加工器具可安装钻刀或铣刀。

在一具体的应用场景中，对于任意所述直线电机系统302，其对应的钻铣机构数量为一个。也就是说，在需要进行加工任务时，需要根据工序类型的数量确定动子(直线电机系统)的数量，还需要根据工序类型确定相应的钻铣加工器具需要安装何种规则的钻刀或铣刀。

举例来说，所述工作任务为对印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)进行加工，所述工作任务包括三种工序，第一工序为利用钻刀在PCB中的若干位置进行3mm直径的开孔；第二工序利用铣刀在PCB中的若干位置加工长5mm，宽3mm的槽；第三工序为利用钻刀在PCB中的若干位置进行5mm直径开孔，那么，可以在该加工任务中选择3种“控制系统+直线电机系统”的一体化系统，第一种一体化系统中执行结构的加工刀具选择3mm的钻刀，第二种一体化系统中执行结构的加工刀具选择3mm的立铣刀，第三种一体化系统中执行结构的加工刀具选择5mm的钻刀。

可以理解的，在确定工作任务后，不同的一体化系统中的控制系统201可相应获取与工作任务相关的操作指令，即第一种一体化系统的控制系统获取第一工序所需的操作指令，第二种一体化系统的控制系统获取第二工序所需的操作指令，第三种一体化系统的控制系统获取第三工序所需的操作指令。

在另一具体的应用场景中，对于任意所述直线电机系统302，其对应的钻铣机构数量为多个。也就是说，为了进一步提高协同加工速度，可以在一个直线电机系统设置多个钻铣机构，每一个钻铣机构皆包括旋转电机和钻铣加工器具，所述钻铣加工器具可安装钻刀或铣刀。其中，每一个钻铣机构都具备上述钻铣机构所具有的功能。

可以看出，在本发明实施例所提供的分布式直线电机加工平台中，每个直线电机系统都分别具有一个与之对应控制系统，该控制系统可以对直线电机系统进行独立的控制。在需要通过该加工平台进行加工任务时，每一个直线电机系统分别负责该加工任务中的一个工序，控制系统获取该工序所对应的操作指令后，在工作过程中实时通过拓扑通信方案与相邻的控制系统进行运动信息和操作位置信息的交换，并实时判断对应的直线电机系统是否可执行所述操作指令，在确定对应的直线电机系统可执行所述操作指令的情况下，驱动动子以及执行机构执行相应的操作指令，另外，所述加工平台还包括管理节点，所述控制系统还包括检测器，所述管理节点可用于向控制系统发布操作指令，所述检测器用于检测直线电机系统所出现的异常或者故障，所述管理节点可用于分析、诊断和显示所述异常或者故障，所以本发明实施例提供的分布式直线电机加工平台不但具有很好的系统稳定性和容错性，还可以自动诊断出现系统中出现的错误和异常，方便工程人员及时发现和排除相关故障。由于不同的“控制系统+直线电机系统”可进行协同运动和协调工作，所以实施本发明实施例可实现多道工序同时加工、工序间动态调整与配合，进而高效、快速、精准地完成加工目标。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种分布式直线电机控制方法，参见图6，所述方法包括：

步骤S601、获取操作指令，所述操作指令中包括所述本地动子的标识、所述执行机构对应的操作以及操作位置信息；

步骤S602、通过速度与位置传感器获取所述本地动子的速度与位置信息；

步骤S603、获取所述邻近动子的速度与位置信息以及操作位置信息；

步骤S604、根据所述本地动子的速度与位置信息、所述本地动子的操作位置信息和所述邻近动子的速度与位置信息、所述邻近动子的操作位置信息判断是否可执行所述操作指令；

步骤S605、在判断可执行所述操作指令的情况下，驱动所述本地动子沿导轨式定子的导轨到运动至所述本地动子的操作位置信息所指示的位置，并驱动所述执行机构执行所述操作指令所指示的操作。

关于分布式直线电机控制方法的详细描述可参考图2或图5实施例中的相关描述，为了本发明说明书的简洁，这里不在赘述。

需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random AccessMemory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-t ime Programmable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储(Electrical ly-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。

在上述的实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本发明实施例公开的进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种分布式直线电机加工平台，其特征在于，包括多个控制系统和多个直线电机系统以及导轨式定子，每个直线电机系统都分别与一个控制系统连接，每个控制系统皆包括收发器、控制器以及驱动器，所述收发器、所述控制器以及所述驱动器电性连接，不同控制系统之间具有通信连接，每个直线电机系统皆包括动子、执行结构以及传感器，所述执行结构和所述传感器分别与所述动子固定连接，所有直线电机系统共用一个导轨式定子，所述动子沿着所述导轨式定子的导轨做相对运动，每个直线电机系统皆通过所述传感器获取自身的运动信息，并将所述运动信息反馈至对应的控制系统，其中，对于任何一个控制系统：

所述收发器用于从移动存储装置中获取操作指令组，所述操作指令组包括多个控制系统的操作指令；所述操作指令包括控制系统的标识；还用于基于拓扑通信方案与相邻控制系统进行所述运动信息和操作位置信息的交换，其中，所述操作位置信息由所述操作指令所指示，所述相邻控制系统为所述多个控制系统中与所述任何一个控制系统相邻的控制系统；所述拓扑通信方案决定了信息发出端、信息接受端、和信息流向，且不同控制系统的拓扑通信方案不相同；

所述任何一个控制系统的控制器用于，从所述操作指令组中提取自身所需的操作指令，并将所述自身所需的操作指令保存到本地缓存中，并判断所述操作指令组中是否包含其他控制系统所需的操作指令，如果包含，则判断所述操作指令组还包括哪些控制系统所需的操作指令；并根据自身的运动信息、操作位置信息和所述相邻控制系统的运动信息、操作位置信息判断对应的直线电机系统是否可执行所述操作指令；

所述收发器还用于，当所述控制器判断所述操作指令组中包含其他控制系统所需的操作指令、并已判断出所述操作指令组还包括哪些控制系统所需的操作指令时，分别将不同的操作指令，根据操作指令所携带的控制系统的标识，将所述其他控制系统的操作指令向对应的所述其他控制系统发送；

所述驱动器用于，在所述控制器判断对应的直线电机系统可执行所述操作指令的情况下，向对应的直线电机系统发送驱动信息，以驱动所述动子沿所述导轨式定子的导轨到运动至所述操作位置信息所指示的位置，并驱动所述执行机构执行所述操作指令所指示的操作，所述执行机构为钻铣机构。

2.根据权利要求1所述的加工平台，其特征在于，所述收发器用于获取操作指令，包括：所述收发器用于通过无线的方式从网络中获取所述操作指令。

3.根据权利要求1所述的加工平台，其特征在于，所述系统还包括管理节点，所述管理节点与各个控制系统连接；

所述收发器用于获取操作指令，包括：所述收发器用于接收所述管理节点所发送的所述操作指令。

4.根据权利要求3所述的加工平台，其特征在于，所述控制系统还包括检测器，所述检测器用于检测对应的直线电机系统是否状态异常；

在所述检测器检测到对应的直线电机系统状态异常的情况下，所述收发器用于向所述管理节点发送异常信息；

所述管理节点用于根据所述异常信息进行分析、诊断与显示。

5.根据权利要求1所述的加工平台，其特征在于，所述传感器为速度与位置传感器，所述运动信息为速度与位置信息；

每个直线电机系统皆可以通过传感器获取自身的运动信息，具体为：

每个直线电机系统皆可以通过相应的速度与位置传感器获取自身的速度与位置信息。

6.根据权利要求1-5任一项所述的加工平台，其特征在于，在直线电机系统中，所述钻铣机构的数量为多个。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的分布式直线电机加工平台的分布式直线电机控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6任一项所述的加工平台，所述加工平台包括至少一个导轨式定子以及布置在所述导轨式定子上的多个动子，所述多个动子包括本地动子和邻近动子，所述方法包括：

从移动存储装置中获取操作指令组，所述操作指令组包括自身的操作指令以及其他控制系统的操作指令；

从所述操作指令组中提取所述自身的操作指令和所述其他控制系统的操作指令，将所述自身的操作指令保存到本地缓存中，将所述其他控制系统的操作指令向所述其他控制系统发送；所述自身的操作指令中包括所述本地动子的标识、所述执行机构对应的操作以及操作位置信息；

通过速度与位置传感器获取所述本地动子的速度与位置信息；

获取所述邻近动子的速度与位置信息以及操作位置信息；

根据所述本地动子的速度与位置信息、所述本地动子的操作位置信息和所述邻近动子的速度与位置信息、所述邻近动子的操作位置信息判断是否可执行所述操作指令；

在判断可执行所述操作指令的情况下，驱动所述本地动子沿导轨式定子的导轨到运动至所述本地动子的操作位置信息所指示的位置，并驱动所述执行机构执行所述操作指令所指示的操作。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求7所述的方法。

Images