CN117047375A - 变位机应用中的控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变位机应用中的控制方法和系统，通过接收用户输入的工件目标状态数据，所述目标状态数据包括目标高度和目标角度；目标旋转角度为工件处于目标状态下的角度，判断工件的目标角度是否大于第一角度；其中，所述第一角度为所述目标高度对应的最大旋转角度，若否，基于工件竖直移动和旋转的同步运行模式，根据所述目标高度和目标角度确定相应的控制驱动参数，使得工件同步进行竖直移动和旋转，最终到达所述目标高度和目标角度，并确保在过程中实时角度不超过当前高度对应的最大旋转角度。本发明实现了工件上升或下降、同时伴随旋转的自动控制，极大程度上提高了工作效率，减少了实际占用空间，使得工作更加简便、稳定和安全。

Description

变位机应用中的控制方法和系统

技术领域

本申请涉及变位机应用中的控制技术领域，特别是涉及一种变位机应用中的控制方法和系统。

背景技术

目前，焊接旋转夹紧机构通常在工作时会先将工件上升或下降到一定高度，然后再进行旋转。这种机构通常由一个主要的升降系统和一个旋转系统组成。

升降系统使用线性驱动器或其他适当的机械结构来控制工件的上升和下降运动。它通常包括一个电机和一个移动平台，工件安装在移动平台上。通过控制电机，可以实现工件的垂直运动。旋转系统通常由一个旋转驱动器和一个夹紧机构组成。旋转驱动器可以直接连接到工件，或者通过传动装置实现旋转运动。夹紧机构用于保持工件的稳定，并防止其在旋转过程中发生滑动或移位。

现有方案存在以下问题：效率低下：由于需要分两个步骤进行上下和旋转动作，这种工作流程会降低整体的工作效率。在每次工件上升或下降后，机构需要额外的时间来准备旋转操作，导致工作周期延长。

可调性有限：目前的机构在高度调节和旋转角度调节方面可调性有限。一旦工件上升或下降到一定高度并开始旋转，很难根据实际需求进行灵活调整。

发明内容

基于此，针对上述技术问题，提供一种变位机应用中的控制方法和系统以解决现有焊接旋转夹紧机构工作效率不高的问题。

第一方面，一种变位机应用中的控制方法，所述方法包括：

接收用户输入的工件目标状态数据，所述目标状态数据包括目标高度和目标角度；其中，所述目标高度为所述工件从初始状态到目标状态的上升或下降距离；所述目标旋转角度为所述工件处于目标状态下的角度；

判断所述工件的目标角度是否大于第一角度；其中，所述第一角度为所述目标高度对应的最大旋转角度；

若是，则发出告警提示，等待用户再次输入；若否，则继续执行以下步骤；

基于工件竖直移动和旋转的同步运行模式，根据所述目标高度和目标角度确定相应的控制驱动参数，使得工件同步进行竖直移动和旋转，最终到达所述目标高度和目标角度，并确保在过程中实时角度不超过当前高度对应的最大旋转角度。

上述方案中，可选的，所述接收用户输入的工件目标状态数据，包括：

用户通过界面或输入设备提供需要所述工件从初始状态到目标状态的上升或下降距离以及所述工件达到目标状态下的角度。

上述方案中，可选的，所述第一角度通过以下公式计算：

Y1＝y0+r*sin(angle*π/180)，

其中，y0为所述工件中心高度，r为所述工件中心到边角的最大距离，angle为所述工件最大旋转角度，Y1为以所述所述工件中心为圆心，所述工件最低点的纵坐标。

上述方案中，可选的，所述若是，则发出告警提示，包括：

若所述目标角度大于所述第一角度，则判定用户输入的目标角度不可实现，输出提示，并给出用户所述第一角度，接收用户根据所述第一角度进行的第二次输入。

上述方案中，可选的，所述根据所述目标高度和目标角度确定相应的控制驱动参数，具体为：

根据所述目标高度确定工件纵向运行速度，所述工件纵向运行速度为变速或匀速；

根据所述工件运行速度计算所述工件运行过程中实时的最大旋转角度，根据所述工件运行过程中实时的最大旋转角度确定所述工件运行过程中每一时间点的旋转速率；

所述相应的控制驱动参数包括所述工件纵向运行速度和所述工件运行过程中每一时间点的旋转速率。

上述方案中，可选的，所述根据所述目标高度和目标角度确定相应的控制驱动参数，具体为：实时控制所述工件旋转，在所述工件旋转接近当前高度对应的最大旋转角度，暂停旋转，直至竖直移动至设定位移量时，再次启动旋转。

上述方案中，可选的，根据所述运行速度和旋转速率控制所述工件达到目标状态还包括：

使用编码器或激光测距传感器和位置传感器来实时监测工件的位置，所述传感器安装在所述工件或电机上；

所述传感器会生成工件的实时位置信息，并将其发送给目标程序；

所述目标程序接收来自传感器的工件实时位置信息，目标程序根据当前位置与目标状态位置之间的偏差计算出控制电机的调整量，目标程序使用闭环控制算法考虑误差、速度和加速度因素，实现精确控制。

上述方案中，可选的，所述方法还包括：

在所述工件达到目标状态后，接收用户输入的调整角度，并判断所述工件按照调整角度调整后的工件第二角度是否大于所述第一角度；

若是，则旋转所述工件至所述第一角度；

若否，则按照调整角度旋转所述工件。

第二方面，一种变位机应用中的控制系统，所述系统包括：

接收模块：用于接收用户输入的工件目标状态数据，所述目标状态数据包括目标高度和目标角度；其中，所述目标高度为所述工件从初始状态到目标状态的上升或下降距离；所述目标旋转角度为所述工件处于目标状态下的角度；

判断模块：用于判断所述工件的目标角度是否大于第一角度；其中，所述第一角度为所述目标高度对应的最大旋转角度；

若是，则发出告警提示，等待用户再次输入；若否，则继续执行以下步骤；

执行模块：用于基于工件竖直移动和旋转的同步运行模式，根据所述目标高度和目标角度确定相应的控制驱动参数，使得工件同步进行竖直移动和旋转，最终到达所述目标高度和目标角度，并确保在过程中实时角度不超过当前高度对应的最大旋转角度。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明基于对现有技术问题的进一步分析和研究，认识到现有焊接旋转夹紧机构工作效率不高的问题，本发明接收用户输入的工件目标状态数据，所述目标状态数据包括目标高度和目标角度；其中，所述目标高度为所述工件从初始状态到目标状态的上升或下降距离；所述目标旋转角度为所述工件处于目标状态下的角度；判断所述工件的目标角度是否大于第一角度；其中，所述第一角度为所述目标高度对应的最大旋转角度；若是，则发出告警提示，等待用户再次输入；若否，则继续执行以下步骤；基于工件竖直移动和旋转的同步运行模式，根据所述目标高度和目标角度确定相应的控制驱动参数，使得工件同步进行竖直移动和旋转，最终到达所述目标高度和目标角度，并确保在过程中实时角度不超过当前高度对应的最大旋转角度。

本发明提供的方法实现了工件上升或下降、同时伴随旋转的自动控制，极大程度上提高了工作效率，使得工作更加简便、稳定且安全。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的变位机应用中的控制方法的流程示意图；

图2为本发明一个实施例提供的最低位置的自动控制正反旋转极限角度示意图；

图3为本发明一个实施例提供的状态为最高位置的自动控制正反旋转极限角度示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供的变位机应用中的控制方法，如图1-3所示，提供了一种变位机应用中的控制方法，包括以下步骤：接收用户输入的工件目标状态数据，所述目标状态数据包括目标高度和目标角度；其中，所述目标高度为所述工件从初始状态到目标状态的上升或下降距离；所述目标旋转角度为所述工件处于目标状态下的角度；

判断所述工件的目标角度是否大于第一角度；其中，所述第一角度为所述目标高度对应的最大旋转角度；

若是，则发出告警提示，等待用户再次输入；若否，则继续执行以下步骤；

基于工件竖直移动和旋转的同步运行模式，根据所述目标高度和目标角度确定相应的控制驱动参数，使得工件同步进行竖直移动和旋转，最终到达所述目标高度和目标角度，并确保在过程中实时角度不超过当前高度对应的最大旋转角度，这里的同步运行，主要强调同步启动以及在条件允许下的持续运行。

在本实施例中，所述接收用户输入的工件目标状态数据，包括：

用户通过界面或输入设备提供需要所述工件从初始状态到目标状态的上升或下降距离以及所述工件达到目标状态下的角度。

在本实施例中，所述第一角度通过以下公式计算：

Y1＝y0+r*sin(angle*π/180)，

其中，y0为所述工件中心高度，r为所述工件中心到边角的最大距离，angle为所述工件最大旋转角度，Y1为以所述所述工件中心为圆心，所述工件最低点的纵坐标。

在本实施例中，所述若是，则发出告警提示，包括：

若所述目标角度大于所述第一角度，则判定用户输入的目标角度不可实现，输出提示，并给出用户所述第一角度，接收用户根据所述第一角度进行的第二次输入。

在本实施例中，所述根据所述目标高度和目标角度确定相应的控制驱动参数，具体为：

根据所述目标高度确定工件纵向运行速度，所述工件纵向运行速度为变速或匀速；

根据所述工件运行速度计算所述工件运行过程中实时的最大旋转角度，根据所述工件运行过程中实时的最大旋转角度确定所述工件运行过程中每一时间点的旋转速率；

所述相应的控制驱动参数包括所述工件纵向运行速度和所述工件运行过程中每一时间点的旋转速率。

在本实施例中，所述根据所述目标高度和目标角度确定相应的控制驱动参数，具体为：实时控制所述工件旋转，在所述工件旋转接近当前高度对应的最大旋转角度，暂停旋转，直至竖直移动至设定位移量时，再次启动旋转。

在本实施例中，根据所述运行速度和旋转速率控制所述工件达到目标状态还包括：

使用编码器或激光测距传感器和位置传感器来实时监测工件的位置，所述传感器安装在所述工件或电机上；

所述传感器会生成工件的实时位置信息，并将其发送给目标程序；

所述目标程序接收来自传感器的工件实时位置信息，目标程序根据当前位置与目标状态位置之间的偏差计算出控制电机的调整量，目标程序使用闭环控制算法考虑误差、速度和加速度因素，实现精确控制。

在一个实施例中，所述方法为：接收用户输入的工件目标状态数据，所述目标状态数据包括目标高度和目标角度；其中，所述目标高度为所述工件从初始状态到目标状态的上升或下降距离；所述目标旋转角度为所述工件达到目标状态下的角度；

判断所述工件的目标角度是否大于第一角度；其中，所述第一角度为工件在所述目标高度的状态下的最大旋转角度；

若是，则根据所述目标高度数据和所述第一角度控制所述工件上升或下降的同时控制所述工件旋转达到目标状态；

若否，则根据所述目标状态数据控制所述工件上升或下降的同时控制所述工件旋转达到目标状态；

在所述工件达到目标状态后，接收用户输入的调整角度，并判断所述工件按照调整角度调整后的工件第二角度是否大于所述第一角度；

若是，则旋转所述工件至所述第一角度；

若否，则按照调整角度旋转所述工件。

在本实施例中，所述接收用户输入的工件目标状态数据，包括：

用户通过界面或输入设备提供需要所述工件从初始状态到目标状态的上升或下降距离以及所述工件达到目标状态下的角度。

在本实施例中，所述第一角度通过以下公式计算：

Y1＝y0+r*sin(angle*π/180)，

其中，y0为所述工件中心高度，r为所述工件中心到边角的最大距离，angle为所述工件最大旋转角度，Y1为以所述所述工件中心为圆心，所述工件最低点的纵坐标。

在本实施例中，所述控制所述工件上升或下降的同时控制所述工件旋转达到目标状态包括：

使用电机控制工件的上升或下降运动，所述电机选择线性驱动器实现工件的升降运动；

将控制信号发送给电机以驱动工件的上升或下降运动，控制信号中包含了工件的运动方向、速度和加速度信息，同时，通过控制工件连接的旋转驱动器来实现目标工件的旋转运动，所述旋转驱动器直接连接到目标工件，或者通过传动系统实现旋转运动。

在本实施例中，所述根据所述运行速度和旋转速率控制所述工件达到目标状态还包括：

使用编码器或激光测距传感器和位置传感器来实时监测工件的位置，所述传感器安装在所述工件或所述电机上；

所述传感器会生成工件的实时位置信息，并将其发送给目标程序；

所述目标程序接收来自传感器的工件实时位置信息，目标程序根据当前位置与目标状态位置之间的偏差计算出控制电机的调整量，目标程序使用闭环控制算法考虑误差、速度和加速度因素，实现精确控制。

在一个实施例中，目标状态包括目标位置和目标旋转角度，其输入方式为：

用户可以通过界面或输入设备提供目标位置和目标旋转角度的输入。

目标位置可以表示为工件需要到达的垂直位置范围，最低位置和最高位置可以用距离参考点的相对高度值表示。

目标旋转角度可以表示为工件需要旋转的角度范围，最低旋转角度和最高旋转角度可以表示为绕参考轴的相对旋转角度值。

在一个实施例中，实时监测目标工件位置和停止电机运动的过程：

目标程序使用编码器或激光测距传感器等位置传感器来实时监测工件的位置，这些传感器安装在目标工件或电机上。

传感器会生成工件的实时位置信息，并将其发送给目标程序。

目标程序持续接收并分析实时位置信息，并根据当前位置与目标位置之间的误差计算出控制电机的调整量，以实现精确控制。

当目标工件到达目标位置且旋转到目标角度时，如果位置误差和旋转角度误差在预设范围内，目标程序发送停止指令给电机，停止工件的运动。

本实施例在目标工件控制方面具有以下有益效果：

精确定位：通过实时监测目标工件的位置并使用闭环控制算法，可以实现精确的位置控制。目标程序会不断计算位置误差，并对电机进行调整，以使工件到达目标位置。这样可以确保目标工件准确地停止在所需的位置。

操作灵活性：方案中使用线性驱动器控制电机实现工件的上升或下降运动，并通过旋转驱动器实现目标工件的旋转运动。这种结构使得操作更加灵活，可以根据具体需求控制工件的上下移动和旋转。

实时监测：方案中使用编码器或激光测距传感器等位置传感器实时监测工件的位置。这种实时监测保证了对工件位置的及时反馈，可以准确感知工件当前位置与目标位置之间的误差，并实时调整电机的控制参数。

用户友好性：方案提供了接收用户输入的界面或输入设备，用户可以直观地提供目标位置和目标旋转角度的输入。这样，操作人员可以根据具体需求轻松设置工件的目标位置和旋转角度。

自动化控制：目标程序可以根据用户输入的目标位置和目标旋转角度计算出工件需要移动的位置和旋转的角度，并实时控制电机运行。这种自动化控制可以提高工作效率，减少人为操作的错误和疏忽。

在一个实施例中，提供了一种变位机应用中的控制系统，包括以下程序模块：

输入模块：用于接收用户输入的工件目标状态数据，所述目标状态数据包括目标高度和目标角度；其中，所述目标高度为所述工件从初始状态到目标状态的上升或下降距离；所述目标旋转角度为所述工件达到目标状态下的角度；

第一判断模块：用于判断所述工件的目标角度是否大于第一角度；其中，所述第一角度为工件在所述目标高度的状态下的最大旋转角度；若是，则根据所述目标高度数据和所述第一角度控制所述工件上升或下降的同时控制所述工件旋转达到目标状态；若否，则根据所述目标状态数据控制所述工件上升或下降的同时控制所述工件旋转达到目标状态；

第二判断模块：用于在所述工件达到目标状态后，接收用户输入的调整角度，并判断所述工件按照调整角度调整后的工件第二角度是否大于所述第一角度；若是，则旋转所述工件至所述第一角度；若否，则按照调整角度旋转所述工件。

在本实施例中，所述输入模块中接收用户输入的工件目标状态数据，包括：

用户通过界面或输入设备提供需要所述工件从初始状态到目标状态的上升或下降距离以及所述工件达到目标状态下的角度。

在本实施例中，所述第一角度通过以下公式计算：

Y1＝y0+r*sin(angle*π/180)，

其中，y0为所述工件中心高度，r为所述工件中心到边角的最大距离，angle为所述工件最大旋转角度，Y1为以所述所述工件中心为圆心，所述工件最低点的纵坐标。

在本实施例中，所述控制所述工件上升或下降的同时控制所述工件旋转达到目标状态包括：

使用电机控制工件的上升或下降运动，所述电机选择线性驱动器实现工件的升降运动；

将控制信号发送给电机以驱动工件的上升或下降运动，控制信号中包含了工件的运动方向、速度和加速度信息，同时，通过控制工件连接的旋转驱动器来实现目标工件的旋转运动，所述旋转驱动器直接连接到目标工件，或者通过传动系统实现旋转运动。

在本实施例中，所述根据所述运行速度和旋转速率控制所述工件达到目标状态还包括：

使用编码器或激光测距传感器和位置传感器来实时监测工件的位置，所述传感器安装在所述工件或所述电机上；

所述传感器会生成工件的实时位置信息，并将其发送给目标程序；

所述目标程序接收来自传感器的工件实时位置信息，目标程序根据当前位置与目标状态位置之间的偏差计算出控制电机的调整量，目标程序使用闭环控制算法考虑误差、速度和加速度因素，实现精确控制。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种变位机应用中的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

接收用户输入的工件目标状态数据，所述目标状态数据包括目标高度和目标角度；其中，所述目标高度为所述工件从初始状态到目标状态的上升或下降距离；所述目标旋转角度为所述工件处于目标状态下的角度；

判断所述工件的目标角度是否大于第一角度；其中，所述第一角度为所述目标高度对应的最大旋转角度；

若是，则发出告警提示，等待用户再次输入；若否，则继续执行以下步骤；

基于工件竖直移动和旋转的同步运行模式，根据所述目标高度和目标角度确定相应的控制驱动参数，使得工件同步进行竖直移动和旋转，最终到达所述目标高度和目标角度，并确保在过程中实时角度不超过当前高度对应的最大旋转角度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收用户输入的工件目标状态数据，包括：

用户通过界面或输入设备提供需要所述工件从初始状态到目标状态的上升或下降距离以及所述工件达到目标状态下的角度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一角度通过以下公式计算：

其中，y0为所述工件中心高度，r为所述工件中心到边角的最大距离，angle为所述工件最大旋转角度，Y1为以所述所述工件中心为圆心，所述工件最低点的纵坐标。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若是，则发出告警提示，包括：

若所述目标角度大于所述第一角度，则判定用户输入的目标角度不可实现，输出提示，并给出用户所述第一角度，接收用户根据所述第一角度进行的第二次输入。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标高度和目标角度确定相应的控制驱动参数，具体为：

根据所述目标高度确定工件纵向运行速度，所述工件纵向运行速度为变速或匀速；

根据所述工件运行速度计算所述工件运行过程中实时的最大旋转角度，根据所述工件运行过程中实时的最大旋转角度确定所述工件运行过程中每一时间点的旋转速率；

所述相应的控制驱动参数包括所述工件纵向运行速度和所述工件运行过程中每一时间点的旋转速率。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标高度和目标角度确定相应的控制驱动参数，具体为：实时控制所述工件旋转，在所述工件旋转接近当前高度对应的最大旋转角度，暂停旋转，直至竖直移动至设定位移量时，再次启动旋转。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述运行速度和旋转速率控制所述工件达到目标状态还包括：

使用编码器或激光测距传感器和位置传感器来实时监测工件的位置，所述传感器安装在所述工件或电机上；

所述传感器会生成工件的实时位置信息，并将其发送给目标程序；

所述目标程序接收来自传感器的工件实时位置信息，目标程序根据当前位置与目标状态位置之间的偏差计算出控制电机的调整量，目标程序使用闭环控制算法考虑误差、速度和加速度因素，实现精确控制。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述工件达到目标状态后，接收用户输入的调整角度，并判断所述工件按照调整角度调整后的工件第二角度是否大于所述第一角度；

若是，则旋转所述工件至所述第一角度；

若否，则按照调整角度旋转所述工件。

9.一种变位机应用中的控制系统，其特征在于，所述系统包括：

接收模块：用于接收用户输入的工件目标状态数据，所述目标状态数据包括目标高度和目标角度；其中，所述目标高度为所述工件从初始状态到目标状态的上升或下降距离；所述目标旋转角度为所述工件处于目标状态下的角度；

判断模块：用于判断所述工件的目标角度是否大于第一角度；其中，所述第一角度为所述目标高度对应的最大旋转角度；

若是，则发出告警提示，等待用户再次输入；若否，则继续执行以下步骤；

执行模块：用于基于工件竖直移动和旋转的同步运行模式，根据所述目标高度和目标角度确定相应的控制驱动参数，使得工件同步进行竖直移动和旋转，最终到达所述目标高度和目标角度，并确保在过程中实时角度不超过当前高度对应的最大旋转角度。