CN108919688A - 一种离散式测控在线执行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离散式测控在线执行方法，该方法在一个有边界条件的目标形状中，通过在线测量模块获得的实际形状曲线数据，与要求的目标形状进行比较得出控制参数Z向坐标差值；执行模块单位时间内输出M个介质，利用该控制参数与介质的输出量，进而获得控制执行单位的运行速度；不同速度下，在单位长度内执行输出相应数量的介质；基于介质的填充特性，叠加后其拓扑尺寸不变，Z向可累加而X向和/或Y向具有填充特性，因此在基础形状的基础上实现与目标形状的逼近，进而堆叠形成目标形状介质。采用该控制方案，考虑了测量模块与执行模块的位置距离和目标形状曲线的边界条件，实现物品介质的生成，该控制方法可以应用于涂装、三维打印、土壤返填等领域。

Description

一种离散式测控在线执行方法

技术领域

本发明涉及的是机械工程中测试与控制领域，具体涉及一种离散式测控在线执行方法，该发明采用离散式方法，通过将测试技术与控制技术结合，实现介质堆叠从而获得目标形状。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展，大型在线分析处理能力越来越强大。当前，生产过程中通常采用定时离线分析的方法，即每几小时或设定的时间采样一次，送实验室进行人工分析，然后根据分析值来指导生产。由于时间滞后大，因此远远不能满足在线控制的要求。在线检测技术正是为了获得所需变量的实时测量和控制问题而逐渐发展起来的。在线检测技术，主要通过采集某些容易测量的变量，构造一个以这些易测变量为输入的数学模型来估计难测的主要变量，从而为过程控制、质量控制、过程管理与决策等提供支持，也为进一步实现质量控制和过程优化奠定基础。在线连续检测技术已是现代流程工业和过程控制领域关键技术之一，在激烈的市场竞争中，为了保证产品的质量和经济效益，先进的控制方法和优化后的控制方法纷纷被应用于工业过程中。随着技术的进步，制造业系统中应用在线测量技术，获得实际参数，通过改变执行模块的运行速度、时间、输出速度等，达到控制制造目标物的要求。

离散系统是系统的全部或关键组成部分的变量具有离散信号形式，系统的状态在时间的离散点作出一定突变的系统。通常是通过等时间间隔、或者等坐标间隔，获得横坐标序列，按一定的采样时刻方法进行数据收集，进而控制系统的运行。实际系统中，间隔时间越短，逐步逼近实际系统参数。随着计算机大规模运算技术的进一步发展，系统总体触发信号以及执行响应越来越快，离散事件动态系统中驱动演化的响应也越来越快。基于该种快速响应系统的功能，发明一种离散式测控在线执行方法，实现边检测、边控制的总体控制思路，达到实现目标模型的方案。

发明内容

本发明提供一种离散式测控在线执行方法，基于等坐标间隔的离散方法，通过测试技术与控制技术结合，实现介质堆叠从而获得目标形状的一种方法。所述技术方案的步骤为如下：

一种离散式测控在线执行方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

在一个有边界条件的目标形状中，通过测量模块(1)获得的实际形状曲线数据，与要求的目标形状进行比较得出控制参数Z向坐标差值；

通过执行模块(2)在单位时间内输出M个介质，利用控制参数Z向坐标差值与介质的输出量，进而获得控制执行模块的运行速度；

不同速度下，在单位长度内执行模块输出相应数量的介质；基于介质的填充特性，叠加后其拓扑尺寸不变，Z向可累加X向和/或Y向填充特性，在基础形状的基础上实现与目标形状的逼近，进而堆叠形成目标形状介质；

采用该控制方案，考虑了测量模块与执行单位的位置距离和目标形状曲线的边界条件，实现目标形状的生成。

所述测量模块(1)和执行模块(2)，置于坐标系(3)中，并含有实际形状曲线(4)和目标形状曲线(5)。

所述测量模块(1)和执行模块(2)之间固定连接。

所述执行模块(2)输出介质(21)，该介质(21)具有填充特性，叠加后其拓扑尺寸不变，即Z向可累加X向和/或Y向填充特性。

所述方法通过获得控制参数，实现对介质输出的控制，进而达到保证目标形状与理论要求形状一致的要求。

还包括如下步骤：在执行过程中，依据已有的边界条件，进行分别控制：在左边界处，测量模块(1)开始测量数据；待执行模块进入左边界后，根据已检测的数据，控制执行模块(2)运行；移动出右边界时，测量模块(1)停止，而执行模块(2)仍旧根据已经检测的数据，控制执行模块(2)运行；待执行模块(2)移动出右边界后，停止运行。一种离散式测控在线执行方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)在一个平面笛卡尔坐标系XOZ中，测量模块与执行模块固连在一起，距离为P，二者可以以可变速度V沿着X向运动。

(2)执行模块输出介质，单位时间内输出量为M个介质，该种介质的尺寸参数分别是X_m，Y_m，Z_m。

(3)定义该种介质的基本特点，该介质具有填充特性，叠加后其拓扑尺寸不变，即X_m，Y_m，Z_m均不会发生改变：

介质逐个叠加，从第1层、第2层、……、第7层、第8层、……，直到达到所要求的高度；

或者介质下方如果没有介质，则在X方向自动切断，填充到下部。切断后其Z_m保持不变，该介质可以分割为2部分，也可以分割为3部分，以此类推，可以不断分割，直到把最底层介质填充完成；

执行模块单位时间内输出M个介质，在不同速度下运动，单位之间内M个介质落下后，因为速度的不同，M个介质在X向的总体布置不同；

(4)测量模块可测量介质形成的外表面，包括Z向坐标值，同时记录所测量时X、Y向的坐标值。

(5)所述一种离散式测控在线执行方法过程的执行：

1)确定目标形状曲线，建立坐标系，确定目标形状曲线的左边界X_L及右边界X_R；执行模块与测量模块位于左边界X_L外侧；

2)执行模块与测量模块按照速度V₀向左边界X_L运行；

(6)测量模块运行到目标形状曲线或者曲面的左边界时，开始测量获得数据：左边界起始数据X方向坐标为X₀₀、左边界起始数据Z方向坐标为Z₀₀，对应的目标形状曲线坐标为X'₀₀,Z'₀₀；运行到X₀₀+P/N，记做X₀₁，再次测量获得Z₀₁,对应的目标形状曲线坐标为X'₀₁,Z'₀₁；以此顺序，运行到X₀₀+P*i/N，则测量获得X_0i、Z_0i数据，直到测量点X₀₀+P*(N-1)/N，获得数据X_0(N-1)、Z_0(N-1)，这样共获得N个坐标点。；

(7)执行模块与测量模块继续运行，直到执行模块运行到X_L左边界。运行到左边界后，测量模块测量获得数据X₁₀、Z₁₀，对应的目标形状曲线坐标为X₁'₀,Z₁'₀；执行模块输出介质，测量模块和执行模块运行速度改变为V₀₀；

V₀₀＝P*M*Z_m/(N*(Z'₀₀-Z₀₀))；

测量模块移动到X₁₀+P/N,测量模块测量获得数据X₁₁、Z₁₁，对应的目标形状曲线坐标为X₁'₁,Z₁'₁；执行模块输出介质，测量模块和执行模块运行速度改变为V₀₁；

V₀₁＝P*M*Z_m/(N*(Z'₀₁-Z₀₁))；

以此类推，测量模块移动到X₁₀+P*i/N，则测量获得X_1i、Z_1i数据，测量模块和执行模块运行速度改变为V_0i；

V_0i＝P*M*Z_m/(N*(Z'_0i-Z_0i))；

直到测量点X₁₀+P*(N-1)/N，获得数据X_1(N-1)、Z_1(N-1)，这样又共获得N个点，生成形状曲线控制参数；执行模块输出介质，测量模块和执行模块运行速度改变为V_0(N-1₎；

V_0(N-1)＝P*M*Z_m/(N*(Z'_0(N-1)-Z_0(N-1)))；

(8)重复上述步骤，直到测量模块走到X_R右边界，测试测量模块停止测量数据，执行模块继续执行堆叠工作；

(9)继续运行，当执行模块走到X_R右边界位置时，停止输出介质；

(10)运行过程完成。

本发明的有益效果是：

通过在线测量基础数据，应用相对应的计算方案，获得控制方法，实现对介质输出的控制，进而达到保证目标形状与理论要求形状一致的要求，该种方法是对理论介质模型的一种有益尝试，该控制方法可以应用于涂装、3维打印、土壤返填等领域。

附图说明

图1是本发明的离散式测控在线执行方法的总体结构示意图；

图2是本发明执行模块输出介质的示意图；

图3a是本发明执行模块输出介质的特性示意图之一；

图3b是本发明执行模块输出介质的特性示意图之一；

图4本发明中测量模块获得的测量值意图；

图5是本发明中目标形状曲线和实际形状曲线意图；

图6是本发明的一种实施案例中，测量模块和执行模块启动运行意图；

图7是本发明的一种实施案例中，测量模块进入左边界意图；

图8是本发明的一种实施案例中，执行模块进入左边界意图；

图9是本发明的一种实施案例中，测量模块即将运行出右边界意图；

图10是本发明的一种实施案例中，执行模块即将运行出右边界意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1至图10，一种离散式测控在线执行方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

在一个有边界条件的目标形状中，通过测量模块(1)获得的实际形状曲线数据，与要求的目标形状进行比较得出控制参数Z向坐标差值；

通过执行模块(2)在单位时间内输出M个介质，利用该控制参数与介质的输出量，进而获得控制执行单位的运行速度；

不同速度下，在单位长度内执行输出相应数量的介质；基于介质的填充特性，叠加后其拓扑尺寸不变，Z向可累加X向和/或Y向填充特性，在基础形状的基础上实现与目标形状的逼近，进而堆叠形成目标形状介质；

采用该控制方案，考虑了测量模块与执行单位的位置距离和目标形状曲线的边界条件，实现物品介质的生成。

所述测量模块(1)和执行模块(2)，置于坐标系(3)中，并含有实际形状曲线(4)和目标形状曲线(5)。

所述测量模块(1)和执行模块(2)之间固定连接。

所述执行模块(2)输出介质(21)，该介质(21)具有填充特性，叠加后其拓扑尺寸不变，即Z向可累加X向和/或Y向填充特性。

所述方法通过获得控制参数，实现对介质输出的控制，进而达到保证目标形状与理论要求形状一致的要求。

还包括如下步骤：在执行过程中，依据已有的边界条件，进行分别控制：在左边界处，测量模块(1)开始测量数据；待执行模块进入左边界后，根据已检测的数据，控制执行模块(2)运行；移动出右边界时，测量模块(1)停止，而执行模块(2)仍旧根据已经检测的数据，控制执行模块(2)运行；待执行模块(2)移动出右边界后，停止运行。

本发明提供一种离散式测控在线执行方法，包括步骤为：

(1)如图1，在一个平面笛卡尔坐标系XOZ中，测量模块与执行模块固连在一起，距离为P，二者可以以可变速度V沿着X向运动。

(2)如图2，执行模块可以输出介质，单位时间内输出量为M个介质，该种介质的尺寸参数分别是X_m，Y_m，Z_m。

(3)如图3，定义了该种介质的基本特点，介质具有填充特性，叠加后其拓扑尺寸不变，即X_m，Y_m，Z_m均不会发生改变。

如图3a中，介质可以逐个叠加，从第1层、第2层、……、第7层、第8层、……，直到达到所要求的高度。

如图3b中，介质下方如果没有介质，则在X0方向中，自动切断，填充到下部。切断后其Z_m保持不变。该介质可以分割为2部分，也可以分割为3部分，以此类推，可以不断分割，直到把最底层介质填充完成。

执行模块单位时间内输出M个介质，在不同速度下运动，单位之间内M个介质落下后，因为速度的不同，M个介质在X向的总体布置不同。

(4)如图4，测量模块以及测量介质形成的外表面与Z向坐标值，同时记录所测量时X、Y向的坐标值。

(5)如图5，表示介质目标形状曲线和介质实际形状曲线示意图。

(6)如图6，一种离散式测控在线执行方法过程开始执行。

1)确定目标形状曲线，建立坐标系，确定目标形状曲线的左边界X_L及右边界X_R。执行模块与测量模块位于左边界X_L外侧。

2)执行模块与测量模块按照速度V₀向左边界X_L运行。

(7)如图7，测量模块运行到目标形状曲线或者曲面的左边界时，开始测量获得数据：X₀₀、Z₀₀，对应的目标形状曲线坐标为X'₀₀,Z'₀₀；运行到X₀₀+P/N，记做X₀₁，再次测量获得Z₀₁,对应的目标形状曲线坐标为X'₀₁,Z'₀₁；以此顺序，运行到X₀₀+P*i/N，则测量获得X_0i、Z_0i数据，直到测量点X₀₀+P*(N-1)/N，获得数据X_0(N-1)、Z_0(N-1)，这样共获得N个坐标点。

(8)如图8，执行模块与测量模块继续运行，直到执行模块运行到X_L左边界。运行到左边界后，测量模块测量获得数据X₁₀、Z₁₀，对应的目标形状曲线坐标为X₁'₀,Z₁'₀；执行模块输出介质，测量模块和执行模块运行速度改变为V₀₀；

V₀₀＝P*M*Z_m/(N*(Z'₀₀-Z₀₀))

测量模块移动到X₁₀+P/N,测量模块测量获得数据X₁₁、Z₁₁，对应的目标形状曲线坐标为X₁'₁,Z₁'₁；执行模块输出介质，测量模块和执行模块运行速度改变为V₀₁；

V₀₁＝P*M*Z_m/(N*(Z'₀₁-Z₀₁))

以此类推，测量模块移动到X₁₀+P*i/N，则测量获得X_1i、Z_1i数据，测量模块和执行模块运行速度改变为V_0i

V_0i＝P*M*Z_m/(N*(Z'_0i-Z_0i))

直到测量点X₁₀+P*(N-1)/N，获得数据X_1(N-1)、Z_1(N-1)，这样又共获得N个点，生成形状曲线控制参数。执行模块输出介质，测量模块和执行模块运行速度改变为V_0(N-1)

V_0(N-1)＝P*M*Z_m/(N*(Z'_0(N-1)-Z_0(N-1)))

(9)重复上述步骤，直到测量模块走到X_R右边界。如图9，测试测量模块停止测量数据，执行模块继续执行堆叠工作。

(10)继续运行，当执行模块走到X_R右边界位置时，如图10，停止输出介质。

(11)运行过程完成。

Claims (7)

1.一种离散式测控在线执行方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

在一个有边界条件的目标形状中，通过测量模块(1)获得的实际形状曲线数据，与要求的目标形状进行比较得出控制参数Z向坐标差值；

通过执行模块(2)在单位时间内输出M个介质，利用该控制参数Z向坐标差值与介质的输出量，进而获得控制执行单位的运行速度；

不同速度下，在单位长度内执行输出相应数量的介质；基于介质的填充特性，叠加后其拓扑尺寸不变，Z向可累加X向和/或Y向填充特性，在基础形状的基础上实现与目标形状的逼近，进而堆叠形成目标形状介质；

采用该控制方案，考虑了测量模块与执行单位的位置距离和目标形状曲线的边界条件，实现目标形状的生成。

2.根据权利要求1所述的一种离散式测控在线执行方法，其特征在于所述测量模块(1)和执行模块(2)，置于坐标系(3)中，并含有实际形状曲线(4)和目标形状曲线(5)。

3.根据权利要求1所述的一种离散式测控在线执行方法，其特征在于所述测量模块(1)和执行模块(2)之间固定连接，距离为P。

4.根据权利要求1所述的一种离散式测控在线执行方法，其特征在于所述执行模块(2)输出介质(21)，该介质(21)具有填充特性，叠加后其拓扑尺寸不变，即Z向可累加X向和/或Y向填充特性。

5.根据权利要求1所述的一种离散式测控在线执行方法，其特征在于所述方法通过获得控制参数，实现对介质输出的控制，进而达到保证目标形状与理论要求形状一致的要求。

6.根据权利要求1所述的一种离散式测控在线执行方法，其特征在于还包括如下步骤：在执行过程中，依据已有的边界条件，进行分别控制：在左边界处，测量模块(1)开始测量数据；待执行模块进入左边界后，根据已检测的数据，控制执行模块(2)运行；移动出右边界时，测量模块(1)停止，而执行模块(2)仍旧根据已经检测的数据，控制执行模块(2)运行；待执行模块(2)移动出右边界后，停止运行。

7.一种离散式测控在线执行方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)在一个平面笛卡尔坐标系XOZ中，测量模块与执行模块固连在一起，距离为P，二者可以以可变速度V沿着X向运动。

(2)执行模块输出介质，单位时间内输出量为M个介质，该种介质的尺寸参数分别是X_m，Y_m，Z_m。

(3)定义该种介质的基本特点，介质具有填充特性，叠加后其拓扑尺寸不变，即X_m，Y_m，Z_m均不会发生改变：

介质逐个叠加，从第1层、第2层、……、第7层、第8层、……，直到达到所要求的高度；

或者介质下方如果没有介质，则在X方向，自动切断，填充到下部。切断后其Z_m保持不变，该介质可以分割为2部分，也可以分割为3部分，以此类推，可以不断分割，直到把最底层介质填充完成；

执行模块单位时间内输出M个介质，在不同速度下运动，单位之间内M个介质落下后，因为速度的不同，M个介质在X向的总体布置不同；

(4)测量模块可测量介质形成的外表面，包括Z向坐标值，同时记录所测量时X、Y向的坐标值。

(5)所述一种离散式测控在线执行方法过程的执行：

1)确定目标形状曲线，建立坐标系，确定目标形状曲线的左边界X_L及右边界X_R；执行模块与测量模块位于左边界X_L外侧；

2)执行模块与测量模块按照速度V₀向左边界X_L运行；

(6)测量模块运行到目标形状曲线或者曲面的左边界时，开始测量获得数据：X₀₀、Z₀₀，对应的目标形状曲线坐标为X'₀₀,Z'₀₀；运行到X₀₀+P/N，记做X₀₁，再次测量获得Z₀₁,对应的目标形状曲线坐标为X'₀₁,Z'₀₁；以此顺序，运行到X₀₀+P*i/N，则测量获得X_0i、Z_0i数据，直到测量点X₀₀+P*(N-1)/N，获得数据X_0(N-1)、Z_0(N-1)，这样共获得N个坐标点；

(7)执行模块与测量模块继续运行，直到执行模块运行到X_L左边界。运行到左边界后，测量模块测量获得数据X₁₀、Z₁₀，对应的目标形状曲线坐标为X′₁₀,Z′₁₀；执行模块输出介质，测量模块和执行模块运行速度改变为V₀₀；

V₀₀＝P*M*Z_m/(N*(Z'₀₀-Z₀₀))；

测量模块移动到X₁₀+P/N,测量模块测量获得数据X₁₁、Z₁₁，对应的目标形状曲线坐标为X′₁₁,Z′₁₁；执行模块输出介质，测量模块和执行模块运行速度改变为V₀₁；

V₀₁＝P*M*Z_m/(N*(Z'₀₁-Z₀₁))；

以此类推，测量模块移动到X₁₀+P*i/N，则测量获得X_1i、Z_1i数据，测量模块和执行模块运行速度改变为V_0i；

V_0i＝P*M*Z_m/(N*(Z'_0i-Z_0i))；

直到测量点X₁₀+P*(N-1)/N，获得数据X_1(N-1)、Z_1(N-1)，这样又共获得N个点，生成形状曲线控制参数；执行模块输出介质，测量模块和执行模块运行速度改变为V_0(N-1)；

V_0(N-1)＝P*M*Z_m/(N*(Z'_0(N-1)-Z_0(N-1)))；

(8)重复上述步骤，直到测量模块走到X_R右边界，测试测量模块停止测量数据，执行模块继续执行堆叠工作；

(9)继续运行，当执行模块走到X_R右边界位置时，停止输出介质；

(10)运行过程完成。