TW201331733A - 可彈性運用的多軸控制器應用架構 - Google Patents

Abstract

一種可彈性運用的多軸控制器應用架構，由個人電腦、控制單元、通信網路模組、單軸運動控制模組及多軸運動控制模組。使用者可於個人電腦透過通信網路模組直對單軸運動控制模組下命令，來進行單軸運動控制；亦可將運動路徑透過編寫巨集程式與控制參數的組合，透過通信網路模組交由多軸運動控制模組執行巨集程式並依控制參數進行運動控制。

Description

可彈性運用的多軸控制器應用架構

本發明係關於自動控制領域，特別是指一種可彈性運用的多軸控制器應用架構。

按，自動化控制系統是整合電機、電子、感測、資訊、控制等各項專業領域的知識與技術所構建組成的機械系統，而工業控制器則是自動化控制系統中宛若人體大腦般不可或缺的關鍵核心零組件。由於資訊產業的快速發展以及個人電腦具有的軟硬體開放架構與開放環境，挾著高市場普及性和各種應用蓬勃熱絡的優勢，使得以個人電腦(PC)為控制中心，附著於製造系統或機械上，運用其數值計算能力，進行一般或特殊工業系統(或機械)的監測及控制，以達成工業系統的部份或完全機能的PC-Based工業控制器在整個自動化產業中已成為世界市場的潮流。

在多軸運動控制技術之基礎上再加上不同機械類別在應用面的專業領域知識以及整合多項軟硬體技術，便可構建出各式各樣的機械控制器，如CNC工具機控制器、射出機控制器、線切割放電加工機控制器、雕刻機控制器、點膠機控制器、機器手臂控制器、繞線機控制器等。

惟，欲達成控制多軸運動可採用整合型的運動控制器，但可用的群組數可能不足，若使用一般的運動控制軸卡又難做到運動路徑的平滑順暢。由此可見，欲以習用整合型運動控制器或運動控制軸卡仍有諸多不足，實非一良善之設計者，而亟待加以改良。

本發明之目的即在於提供一種適用於多軸數需求之運用於自動化產業可彈性配置運動控制方式的設備。

本發明之次一目的係在於提供一種以智慧型控制之運用於自動化產業可彈性配置運動控制方式的方法。

可達成上述發明目的之可彈性運用的多軸控制器應用架構，包括有：個人電腦，負責程式系統流程的控制、傳遞參數命令以及狀態監控；控制單元，提供產業機械之驅動器作動電能及提供運動參數控制驅動器，供驅動器操控產業機械的運動軌跡；通信網路模組，設置於控制單元內提供個人電腦端函式庫與控制單元進行通訊，用來對控制軸下達運動命令，對控制單元進行檔案傳輸作業，進行參數設定、命令多軸運動控制模組啟動巨集程式等作業；單軸運動控制模組，可對系統中的任一單軸進行回原點、寸動、定位、手輪移動等基本的單軸運動控制；多軸運動控制模組，為一自動對巨集程式進行解譯，並依據其中描述的內容，進行參數讀取、流程判斷、迴圈控制、進行多軸的運動控制等智能化的操作。

藉此，使用者可先行規劃運作方式，並於個人電腦上編輯巨集程式，輔以一些參數設定，再透過控制單元上的通信網路模組傳輸運動參數至控制單元；籍由個人電腦直接對單軸運動控制模組下命令、命令多軸運動控制模組執行巨集程式、透過通信網路模組取得控制單元的運行狀態等方法的使用，可讓系統得到最大的彈性。

請參閱圖1，本發明所提供之可彈性運用的多軸控制器應用架構，主要包括有：個人電腦1、控制單元2、通信網路模組3、單軸運動控制模組4、多軸運動控制模組5所組構而成。

個人電腦1，負責程式系統流程的控制、傳遞參數命令以及狀態監控；進一步而言，該使用者在個人電腦1上編輯產業機械6加工路徑或對產業機械6控制軸下達位置控制命令，並依可能的運動參數、指令分類並透過通信網路模組3傳輸至控制單元2；當程式運作時，則由通信網路模組3回傳產業機械6之動作等情況至個人電腦1，提供使用者監控產業機械6。

控制單元2，提供產業機械6之驅動器作動電能及提供運動參數控制驅動器，供驅動器操控產業機械6的運動軌跡。

通信網路模組3，設置於控制單元2內提供個人電腦1與控制單元2進行通訊，透過標準網路方式用來對控制軸下達運動命令，對控制單元2進行檔案傳輸作業，進行參數設定、命令多軸運動控制模組5啟動巨集程式…等作業。

單軸運動控制模組4，設置於控制單元2內，並與通信網路模組3相連接，可對系統中的任一單軸進行回原點、寸動、定位、手輪移動等基本的單軸運動控制，進一步而言，透過單軸運動控制模組4，可提供使用者直接對產業機械6之控制軸下達位置控制命令之功效。

多軸運動控制模組5，設置於控制單元2內，亦同與通信網路模組3相連接，為一自動對巨集程式進行解譯，並依據其中描述的內容，進行參數讀取、流程判斷、迴圈控制、進行多軸的運動控制等智能化的操作：進一步而言，使用者於個人電腦1編輯程式系統流程的控制、傳遞參數命令等巨集程式，透過網路通信單元傳輸至多軸運動控制模組5，依據巨集程式內容多軸運動控制模組5進行產業機械6的運動流程控制。

藉此，使用者可先行規劃運作方式，並於個人電腦1上編輯巨集程式，輔以一些參數設定，再透過控制單元2上的通信網路模組3以標準網路方式傳輸運動參數至控制單元2，進而對單軸運動控制模組4下達位置控制命令、或者命令多軸運動控制模組5執行巨集程式、透過通信網路模組3取得控制單元2的運行狀態等方法的使用，可讓系統得到最大的彈性。

是以，上述即為本發明所提供可彈性運用的多軸控制器應用架構一較佳實施例的各部構件及其組裝方式介紹，接著再將其使用特點介紹如下：如圖1所示，使用者在個人電腦11上編輯能夠依據運動參數執行對應產業機械6動作的巨集程式，譬如編輯加工路徑或對產業機械6下達運動控制命令或參數等。或者對產業機械6下達任一單軸進行回歸原點、寸動、定位、手輪移動等基本的單軸運動控制。

請參考圖3，當使用者編輯巨集程式完成後，個人電腦1透過通信網路模組3將巨集程式上傳至控制單元2，控制單元2依據巨集程式所編輯的加工路徑或運動參數等下達命令，並控制流程的進行，值得一提的每當完成一次步驟時，該控制單元2即產生一反饋資料至個人電腦1，使用者透過個人電腦1即可觀看產業機械6的狀態，進一步的工廠若具有多台產業機械6，將產業機械6之控制單元2以串列的方式連接於個人電腦1，使用者僅透過一台個人電腦1即可監控全廠產業機械6之資訊。

請參考圖4，為本發明實際運用之實施例，該個人電腦1端進一步包含有一視覺辨識裝置，使用者先行於個人電腦1編寫巨集程式命令控制軸移動到大約的目標位置，由通信網路模組3將命令傳輸至控制單元2內的多軸運動控制模組5，接著，個人電腦1端判定視覺辨視完成，送出正確的目標位置，同樣的透過通信網路模組3將命令傳輸至控制單元2內的多軸運動控制模組5，接著啟動加工，控制單元2命令控制軸先往正確位置移動指令，當控制軸正確到位後則自動產生到位資料，透過通信網路模組3反饋資料至個人電腦1，如此，無論使用者巨集程式複雜度有多高，透過控制單元2的調控分配下皆可正確的到達正確的位置點，並且使用者透過個人電腦1即可隨時監控產業機械6狀態。若使用者需要校正機台需要回歸原點，或者僅需要控制軸移動到另一位置時，透過可透過人機介面，即可命令控制軸進行回歸原點、寸動、定位、手輪移動等基本的單軸運動控制，如此，使用者依照需求分別利用單軸或多軸運動控制模組5，減輕控制器的負擔使加工移動路徑平滑化，增加產品生產良率。

請參考圖5，為本發明另一實施例，其運用於同時控制多個路徑的情況，使用者在個人電腦1分別編輯兩個不同巨集程式，透過通信網路模組3將巨集程式傳輸至控制單元2之多軸運動控制模組5，並啟動加工，多軸運動控制模組5以預讀的方式判斷程式所要控制的路徑或控制軸，當啟動加工後，先由路徑一執行加工動作，此時路徑二依據巨集程式判斷需要等待路徑一加工完成，當路徑一加工完成後結束後則自動產生運動參數及指令，透過通信網路模組3告知路徑二執行取物動作，同樣的當路徑二取物完成後亦產生運動參數及指令，並透過通信網路模組3告知路徑一取物完成可以執行後續動作，亦同路徑二則依據巨集程式判斷執行後續動作，此分工方式可以有效的將系統分成獨立的小系統，簡化系統的複雜度。

請參考圖6，再者，使用者亦可依照需求設定巨集程式迴圈及各個流程參數，決定機台運動路徑及控制生產數量，或者如圖7所示，當需要變動流程時如需要其他控制軸或路徑時，則多軸運動控制模組5依照命令判斷下一個動作參數，使在生產上可彈性調度產業機械6或工具機(圖未出示)，達成多重控制之功效。

本發明所提供之可彈性運用的多軸控制器應用架構，與其他習用技術相互比較時，更具有下列之優點：

1.操作友善化：降低產業機械操作複雜度及降低配線的複雜度。

2.廠區無人化：透過控制單元之通信網路模組3即時反饋資料，收集產業機械的機械與電氣系統運作訊號(例如震動、溫度、主軸轉速等)，提供生產管理、遠距維護診斷所需要的資訊，使機台可以跟無人化工廠的軟體系統整合。

3.機台智慧自動化：透過巨集程式模組減輕控制單元運算負擔，增加移動路徑平滑度，並且，依據巨集程式彈性調派產業機械或產業機械執行運動參數或指令。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

綜上所述，本案不但在空間型態上確屬創新，並能較習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請　貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

1．．．個人電腦

2．．．控制單元

3．．．通信網路模組

4．．．單軸運動控制模組

5．．．多軸運動控制模組

6．．．產業機械

圖1為本發明可彈性運用的多軸控制器應用架構之硬體配置示意圖。

圖2為本發明資料傳輸之示意圖，說明個人電腦透過通信網路模組傳輸資料至控制單元。

圖3為本發明第一實施例之示意圖。

圖4為本發明第二實施例之示意圖。

圖5及圖6為巨集程式模組編輯生產流程之示意圖，說明依照需要設定機台運動路徑及流程參數。

1．．．個人電腦

2．．．控制單元

3．．．通信網路模組

4．．．單軸運動控制模組

5．．．多軸運動控制模組

6．．．產業機械

Claims (5)

1. 一種可彈性運用的多軸控制器應用架構，包括：個人電腦，負責程式系統流程的控制、傳遞參數命令以及狀態監控；控制單元，提供產業機械之驅動器作動電能及提供運動參數控制驅動器，供驅動器操控產業機械的運動軌跡；通信網路模組，設置於控制單元內提供個人電腦端函式庫與控制單元進行通訊，用來對控制軸下達運動命令，對控制單元進行檔案傳輸作業，進行參數設定、命令多軸運動控制模組啟動巨集程式等作業；單軸運動控制模組，可對系統中的任一單軸進行回原點、寸動、定位、手輪移動等基本的單軸運動控制；多軸運動控制模組，為一自動對巨集程式進行解譯，並依據其中描述的內容，進行參數讀取、流程判斷、迴圈控制、進行多軸的運動控制等智能化的操作。
2. 如申請專利範圍第1項所述之可彈性運用的多軸控制器應用架構，其中使用者可先行規劃運作方式，並於個人電腦上編輯巨集程式，輔以一些參數設定，再透過控制單元上的通信網路模組傳輸運動參數至控制單元；藉由個人電腦直接對單軸運動控制模組下命令、命令多軸運動控制模組執行巨集程式、透過通信網路模組取得控制單元的運行狀態等方法的使用，可讓系統得到最大的彈性。
3. 如申請專利範圍第1項所述之可彈性運用的多軸控制器應用架構進一步包含有若干產業機械，且產業機械之控制單元以標準網路方式連接於個人電腦，使用者僅透過一台個人電腦即可監控全廠產業機械之資訊。
4. 如申請專利範圍第1項所述之可彈性運用的多軸控制器應用架構，其中使用者透過個人電腦設定多軸運動控制模組之巨集程式迴圈及各個流程參數，決定機台運動路徑及控制生產數量。
5. 如申請專利範圍第4項所述之可彈性運用的多軸控制器應用架構，其中該多軸運動控制模組依照命令判斷下一個動作參數，使在生產上可彈性調度產業機械或工具機，達成多重控制之功效。