JP2008310652A - Motion control system and control method for it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直線補間を簡易的に指令するモーションコントロールシステムとその制御方法に関する。 The present invention relates to a motion control system that simply instructs linear interpolation and a control method thereof.
従来のモーションコントロールシステムは、コントローラに直線補間機能を搭載していない場合、ユーザプログラム部で単位時間当たりの移動量を単位時間毎に計算してコントローラ部に指令することにより直線補間を実現している。
図４において、１１１はユーザプログラム部であり、直線補間を実現するに当たり単位時間当たりの移動量を単位時間毎に計算してコントローラ部に補間送りを指令する。１１２はコントローラでありユーザプログラムから指令された単位時間当たりの移動量からサーボアンプ補間送りコマンドを作成しサーボアンプに指令する。このように、従来のモーションコントロールシステムは、直線補間を実現するために単位時間当たりの計算を単位時間毎にユーザプログラムで行う必要があり、ユーザプログラムの処理時間を多く消費していた。
図５は特許文献１に開示された従来の補間送りのフローチャートである。図５においてステップＳ１で、単軸独立に最短時間位置決めできるように計算し、ステップＳ２で全軸について加速時間と減速時間の最大値を求め各軸に設定し、ステップＳ３で加速時間と減速時間を固定し最短時間での位置決めができるように計算し、ステップＳ４で全軸について最高速度で移動する時間の最大値をもとめ各軸に設定し、ステップＳ５で加速時間、減速時間、最高速度で移動する時間を固定し、位置決めを計算し、ステップＳ６で加速度、減速度について能力があるかどうかを調べ、その比率の最小値を求め各軸の加速度、減速度をその比率分増加して設定し、ステップＳ７で加速時間、減速時間を固定し、最短時間で位置決めできるように計算し、ステップＳ８で全軸について、最高速度で移動する時間の最大値を求め、全軸に設定し、ステップＳ９で加速時間、減速時間、最高速度で移動する時間を固定し、位置決めを計算するというものである。
In FIG. 4, reference numeral 111 denotes a user program unit that calculates a movement amount per unit time for realizing linear interpolation and instructs the controller unit to perform interpolation feed. A controller 112 creates a servo amplifier interpolation feed command from the movement amount per unit time commanded by the user program and commands the servo amplifier. As described above, in order to realize linear interpolation, the conventional motion control system needs to perform calculation per unit time by the user program every unit time, and consumes much processing time of the user program.
FIG. 5 is a flowchart of the conventional interpolation feed disclosed in Patent Document 1. In FIG. 5, in step S1, calculation is performed so that positioning can be performed for the shortest time independently on a single axis. In step S2, the maximum acceleration time and deceleration time are obtained for all axes and set for each axis. In step S3, acceleration time and deceleration time are set. Is fixed so that positioning can be performed in the shortest time. In step S4, the maximum time for moving at the maximum speed for all axes is obtained and set for each axis. In step S5, the acceleration time, deceleration time, and maximum speed are set. Fix the time to move, calculate positioning, check whether there is a capability for acceleration and deceleration in step S6, find the minimum value of the ratio, set the acceleration and deceleration of each axis by the ratio Then, in step S7, the acceleration time and deceleration time are fixed, and calculation is performed so that positioning can be performed in the shortest time. In step S8, the maximum time for moving at the maximum speed is obtained for all axes. Set all axes, acceleration time at step S9, the deceleration time, to fix the time to move at maximum speed, is that to calculate the position.
従来のモーションコントロールシステムは、直線補間機能を搭載していないコントローラで直線補間を実現しようとした場合、ユーザプログラム内部で単位時間当たりの移動量を単位時間毎に計算して実現するので、ユーザプログラムの処理時間が多くかかるという問題があった。また、複数軸の移動完了タイミングが同じになるような直線補間を実現する場合でも、複雑なアルゴリズムの直線補間をユーザプログラムで開発する必要があり、開発工数が多くかかるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、移動時間を複数軸で統一し、異なる移動距離から各軸の移動速度を計算するとともに、位置決めコマンドとして移動距離と移動速度を各軸に指令することで、各軸の移動完了タイミングが同じになるような簡易的な直線補間を実現することができるモーションコントロールシステムとその制御方法を提供することを目的とする。
The conventional motion control system realizes linear interpolation with a controller that does not have a linear interpolation function by calculating the amount of movement per unit time within the user program. There was a problem that it took a lot of processing time. In addition, even when linear interpolation is performed so that the movement completion timings of the plurality of axes are the same, it is necessary to develop a linear interpolation of a complex algorithm with a user program, which has a problem that it takes a lot of development man-hours.
The present invention has been made in view of such problems, and the movement time is unified for a plurality of axes, the movement speed of each axis is calculated from different movement distances, and the movement distance and the movement speed are set as positioning commands. It is an object of the present invention to provide a motion control system and its control method capable of realizing simple linear interpolation so that the movement completion timing of each axis becomes the same by instructing the axes.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、機械の動作を指示するプログラムと、前記プログラムに基づいて位置決めコマンドを生成するコントローラと、前記位置決めコマンドに基づいてモータを制御する多軸のサーボアンプと、を備えるモーションコントロールシステムにおいて、
前記プログラムは移動時間と移動距離と加減速度から軸ごとの移動速度を計算する移動速度計算部を備え、前記コントローラは、前記移動距離と前記移動速度から位置決めコマンドを生成する位置決めコマンド生成部を備え、前記サーボアンプは、前記位置決めコマンドから位置指令を生成してモータを制御する、モータ制御部を備えることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のモーションコントロールシステムにおいて、前記位置決めコマンドは、シリアル通信を通して順次各軸に与えられ、同時タイミングで各軸のサーボアンプが動作をスタートすることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１記載のモーションコントロールシステムにおいて、前記移動速度は、式（１）によって計算されることを特徴とする。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1 includes a program for instructing operation of a machine, a controller that generates a positioning command based on the program, and a multi-axis servo amplifier that controls a motor based on the positioning command. In motion control system,
The program includes a movement speed calculation unit that calculates a movement speed for each axis from a movement time, a movement distance, and an acceleration / deceleration, and the controller includes a positioning command generation unit that generates a positioning command from the movement distance and the movement speed. The servo amplifier includes a motor control unit that generates a position command from the positioning command and controls the motor.
According to a second aspect of the present invention, in the motion control system according to the first aspect, the positioning command is sequentially given to each axis through serial communication, and the servo amplifier of each axis starts operation at the same timing. It is what.
According to a third aspect of the present invention, in the motion control system according to the first aspect, the moving speed is calculated by the equation (1).
ただし、Ｆｎは移動速度、Ｓｎは移動距離、ｔは移動時間、Ａｎは加速度、Ｂｎは減速度である。
請求項４に記載の発明は、機械の動作を指示するプログラムと、前記プログラムに基づいて位置決めコマンドを生成するコントローラと、前記位置決めコマンドに基づいてモータを制御する多軸のサーボアンプと、を備えるモーションコントロールシステムの制御方法において、前記プログラムが移動時間と移動距離と加減速度から軸ごとの移動速度を計算するステップと、前記コントローラが、前記移動距離と前記移動速度から位置決めコマンドを生成するステップと、前記サーボアンプが、前記位置決めコマンドから位置指令を生成してモータを制御するステップと、を備えることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項４記載のモーションコントロールシステムの制御方法において、前記位置決めコマンドは、シリアル通信を通して順次各軸に与えられ、同時タイミングで各軸のサーボアンプが動作をスタートすることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項４記載のモーションコントロールシステムの制御方法において、前記移動速度は、式（１）によって計算されることを特徴とするものである。
Here, Fn is a moving speed, Sn is a moving distance, t is a moving time, An is an acceleration, and Bn is a deceleration.
The invention according to claim 4 includes a program for instructing the operation of the machine, a controller for generating a positioning command based on the program, and a multi-axis servo amplifier for controlling a motor based on the positioning command. In the control method of the motion control system, the program calculates a moving speed for each axis from the moving time, the moving distance, and the acceleration / deceleration, and the controller generates a positioning command from the moving distance and the moving speed; The servo amplifier includes a step of generating a position command from the positioning command and controlling the motor.
According to a fifth aspect of the present invention, in the control method of the motion control system according to the fourth aspect, the positioning command is sequentially given to each axis through serial communication, and the servo amplifier of each axis starts operation at the same timing. It is characterized by this.
According to a sixth aspect of the present invention, in the control method for the motion control system according to the fourth aspect, the moving speed is calculated by the equation (1).
本発明によると、移動時間と移動量から移動速度を計算することができ、簡易的な直線補間を簡単に実現することができるモーションコントロールシステムとその制御方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a motion control system and a control method thereof that can calculate the moving speed from the moving time and the moving amount, and can easily realize simple linear interpolation.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明のモーションコントロールシステムの構成を示すブロック図である。図１において、１はプログラム、２はコントローラ、３、４、５はサーボアンプ、６、７、８はモータ、９、１０、１１は位置検出器である。プログラム１は移動時間と移動距離と加減速度から軸ごとの移動速度を計算する移動速度計算部１０１を備え、コントローラ２は、移動距離と移動速度から位置決めコマンドを生成する位置決めコマンド生成部２０１を備え、サーボアンプ３、４、５は、それぞれ、位置決めコマンドから位置指令を生成してモータを制御するモータ制御部３０１、４０１、５０１を備えている。
図２は本発明のモーションコントロールシステムの内部を示したブロック図である。図２において、１はプログラム、２はコントローラ、３，４，５はサーボアンプ、６，７，８はモータ、９、１０、１１は位置検出器である。ユーザプログラム１の入力パラメータは移動時間ｔ、移動距離Ｓｎ、加速度Ａｎ、減速度Ｂｎである。ｎは１以上の軸数番号である。またコントローラ２は、ユーザプログラム１で計算した移動速度Ｆｎと移動距離Ｓｎからサーボパック用の位置決めコマンドを作成している。
本発明が従来技術と異なる部分は、ユーザプログラムの計算部に式（１）を備えた部分である。
式（１）の根拠を説明する。加速時間Ｔａｃ（ｓ）、定速時間Ｔｃｎ（ｓ）、減速時間Ｔｄｃとすると、移動距離は式（２）になる。
Ｓｎ＝（１／２）・（Ｔａｃ＋Ｔｄｃ）・Ｆｎ＋Ｔｃｎ・Ｆｎ （２）
移動時間ｔは加速時間Ｔａｃと定速時間Ｔｃｎと減速時間Ｔｄｃの和であるから式（３）
が成立する。
ｔ＝Ｔａｃ＋Ｔｃｎ＋Ｔｄｃ （３）
また、Ｔａｃ＝Ｆｎ／Ａｎ、Ｔｄｃ＝Ｆｎ／Ｂｎであり、Ｔｃｎ＝ｔ−（Ｔａｃ＋Ｔｄｃ）であるので、これらを式（２）に代入すると式（４）の２次方程式が得られる。
Ｆｎ２−２・Ｔ・Ｆｎ／（１／Ａｎ＋１／Ｂｎ）＋２・Ｓｎ／（１／Ａｎ＋１／Ｂｎ）
（４）
式（１）は式（４）を解くことで得られる。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the motion control system of the present invention. In FIG. 1, 1 is a program, 2 is a controller, 3, 4, and 5 are servo amplifiers, 6, 7, and 8 are motors, and 9, 10, and 11 are position detectors. The program 1 includes a movement speed calculation unit 101 that calculates a movement speed for each axis from the movement time, movement distance, and acceleration / deceleration. The controller 2 includes a positioning command generation unit 201 that generates a positioning command from the movement distance and movement speed. The servo amplifiers 3, 4, and 5 include motor control units 301, 401, and 501 that generate position commands from positioning commands and control the motors, respectively.
FIG. 2 is a block diagram showing the inside of the motion control system of the present invention. In FIG. 2, 1 is a program, 2 is a controller, 3, 4 and 5 are servo amplifiers, 6, 7 and 8 are motors, and 9, 10 and 11 are position detectors. Input parameters of the user program 1 are a movement time t, a movement distance Sn, an acceleration An, and a deceleration Bn. n is an axis number number of 1 or more. The controller 2 creates a SERVOPACK positioning command from the moving speed Fn and the moving distance Sn calculated by the user program 1.
The part where the present invention is different from the prior art is a part provided with equation (1) in the calculation part of the user program.
The basis of formula (1) will be described. Assuming that the acceleration time Tac (s), the constant speed time Tcn (s), and the deceleration time Tdc are given, the moving distance is expressed by the equation (2).
Sn = (1/2). (Tac + Tdc) .Fn + Tcn.Fn (2)
Since the movement time t is the sum of the acceleration time Tac, the constant speed time Tcn, and the deceleration time Tdc, the equation (3)
Is established.
t = Tac + Tcn + Tdc (3)
Since Tac = Fn / An, Tdc = Fn / Bn, and Tcn = t− (Tac + Tdc), when these are substituted into the equation (2), the quadratic equation of the equation (4) is obtained.
Fn 2 −2 · T · Fn / (1 / An + 1 / Bn) + 2 · Sn / (1 / An + 1 / Bn)
(4)
Equation (1) can be obtained by solving Equation (4).
図３は本発明のモーションコントロールシステムの動作を示す。軸毎に異なる移動量、軸毎に異なる加速度、減速度であっても、各軸の移動が同時に終了する位置決めを実現することができ、簡易的な直線補間を実現できる。 FIG. 3 shows the operation of the motion control system of the present invention. Even if the movement amount is different for each axis, the acceleration and the deceleration are different for each axis, positioning at which the movement of each axis is completed simultaneously can be realized, and simple linear interpolation can be realized.
図６は本発明のモーションコントロールシステムの制御方法を示すフローチャートである。図６においてステップＳＴ１でプログラムが移動時間と移動距離と加減速度から軸ごとの移動速度を計算し、ステップＳＴ２でコントローラが移動距離と移動速度から位置決めコマンドを生成し、ステップＳＴ３でサーボアンプが位置決めコマンドから位置指令を生成してモータを制御する。 FIG. 6 is a flowchart showing a control method of the motion control system of the present invention. In FIG. 6, the program calculates the moving speed for each axis from the moving time, moving distance and acceleration / deceleration in step ST1, the controller generates a positioning command from the moving distance and moving speed in step ST2, and the servo amplifier performs positioning in step ST3. A position command is generated from the command to control the motor.
以上説明したように、従来技術ではユーザプログラムの中で、単位時間当たりの移動距離を計算して単位時間毎にコントローラ部へ指令して直線補間を行っていたが、本発明では１度だけユーザプログラム部からコントローラ部に対して位置決め指令を行うことで簡易的な直線補間が実現できる。 As described above, in the prior art, the user program calculates the moving distance per unit time and instructs the controller unit every unit time to perform linear interpolation. However, in the present invention, the user program is performed only once. Simple linear interpolation can be realized by issuing a positioning command from the program unit to the controller unit.
１ プログラム
２ コントローラ
・ サーボアンプ
・ モータ
９、１０、１１ 位置検出器
１０１ 移動速度計算部
１０２ 位置決めコマンド生成部
１０３ モータ制御部
1 Program 2 Controller / servo amplifier / motor 9, 10, 11 Position detector 101 Movement speed calculation unit 102 Positioning command generation unit 103 Motor control unit
Claims (6)
前記プログラムは移動時間と移動距離と加減速度から軸ごとの移動速度を計算する移動速度計算部を備え、
前記コントローラは、前記移動距離と前記移動速度から位置決めコマンドを生成する位置決めコマンド生成部を備え、
前記サーボアンプは、前記位置決めコマンドから位置指令を生成してモータを制御する、
モータ制御部を備えることを特徴とするモーションコントロールシステム。 In a motion control system comprising: a program for instructing operation of a machine; a controller that generates a positioning command based on the program; and a multi-axis servo amplifier that controls a motor based on the positioning command.
The program includes a moving speed calculation unit that calculates a moving speed for each axis from a moving time, a moving distance, and an acceleration / deceleration.
The controller includes a positioning command generation unit that generates a positioning command from the moving distance and the moving speed,
The servo amplifier generates a position command from the positioning command and controls the motor.
A motion control system comprising a motor control unit.
ただし、Ｆｎは移動速度、Ｓｎは移動距離、ｔは移動時間、Ａｎは加速度、Ｂｎは減速度である。 The motion control system according to claim 1, wherein the moving speed is calculated according to Equation (1).
Here, Fn is a moving speed, Sn is a moving distance, t is a moving time, An is an acceleration, and Bn is a deceleration.
前記プログラムが移動時間と移動距離と加減速度から各軸ごとの移動速度を計算するステップと、
前記コントローラが、前記移動距離と前記移動速度から位置決めコマンドを生成するステップと、
前記多軸サーボアンプが、前記位置決めコマンドから位置指令を生成してモータを制御するステップと、
を備えることを特徴とするモーションコントロールシステムの制御方法。 In a control method of a motion control system comprising: a program for instructing operation of a machine; a controller that generates a positioning command based on the program; and a multi-axis servo amplifier that controls a motor based on the positioning command.
The program calculates a moving speed for each axis from the moving time, moving distance and acceleration / deceleration;
The controller generates a positioning command from the moving distance and the moving speed;
The multi-axis servo amplifier generates a position command from the positioning command and controls the motor;
A control method for a motion control system, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2007158808A JP2008310652A (en) | 2007-06-15 | 2007-06-15 | Motion control system and control method for it |
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Publications (1)
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| JP (1) | JP2008310652A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8364288B2 (en) | 2009-12-04 | 2013-01-29 | Industrial Technology Research Institute | Apparatus and method of synchronizing and interpolating axes of multi-system |
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2007
- 2007-06-15 JP JP2007158808A patent/JP2008310652A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8364288B2 (en) | 2009-12-04 | 2013-01-29 | Industrial Technology Research Institute | Apparatus and method of synchronizing and interpolating axes of multi-system |
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