目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)與方法
【專利摘要】一種目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)與方法，該目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)是與工具機的數(shù)值控制器結合，以自動調(diào)校該工具機，包括用以接收外部輸入的目標期望值的目標導向輸入模塊、用以接收外部輸入的加工路徑的加工測試路徑選擇模塊、以及自動調(diào)機方程式模塊，其具有預先設定方程式系數(shù)的控制方程式，并接收該目標期望值及該加工路徑，以使該控制方程式計算適當?shù)目刂茀?shù)，傳送至該數(shù)值控制器以控制該工具機作動。據(jù)此，本揭露可令使用者能夠直覺且系統(tǒng)化的對工具機進行自動調(diào)校。
【專利說明】目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)與方法
【技術領域】
[0001]本揭露關于一種應用于工具機的調(diào)校系統(tǒng)與方法，尤其是關于一種目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)與方法。
【背景技術】
[0002]一直以來，工具機在加工領域扮演著重要的角色，隨著技術的演進，新型工具機更是強調(diào)高轉(zhuǎn)速、高進給率及高精度的加工，而為了達到高轉(zhuǎn)速及高精度的加工性能要求，控制技術的提升是其中不可或缺的一環(huán)。
[0003]對于新型的多軸工具機的循跡運動而言，由于各軸負載不同造成伺服控制的不匹配，進而導致追蹤誤差與輪廓誤差增加，因此需要對工具機進行調(diào)校以發(fā)揮工具機機構特性的最大效能。
[0004]傳統(tǒng)的控制參數(shù)的調(diào)整多是以試誤法(Try and error)進行，然試誤法不但耗費時間與成本，且缺乏一套符合直覺且有系統(tǒng)準則的方法，需要處理人員具有自動控制、伺服原理及機械原理等專長，并經(jīng)過長時間的經(jīng)驗累積，方能得到理想成果。此外，大多數(shù)的參數(shù)調(diào)整均被限制于專用伺服驅(qū)動器中，致使工具機的加工精度與控制性能無法有效提升。
[0005]因此，如何提供一種調(diào)校系統(tǒng)，使其能夠以使用者所希望達成的精度等目標進行自動參數(shù)調(diào)校，從而避免傳統(tǒng)調(diào)整參數(shù)需要經(jīng)驗豐富的技師的要求，并將該系統(tǒng)與上位的數(shù)字控制器結合，以突破專用伺服驅(qū)動器的限制，遂成為目前本領域技術人員亟待解決的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本揭露的主要目的在于提供一種目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)與方法，可令使用者能夠直覺且系統(tǒng)化的對工具機進行自動調(diào)校。
[0007]本揭露的目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)，通過與工具機的數(shù)值控制器結合，以自動調(diào)校該工具機，包括:目標導向輸入模塊，其用以接收自外部輸入的目標期望值；加工測試路徑選擇模塊，其用以接收自外部輸入的加工路徑；以及自動調(diào)機方程式模塊，其具有預先設定方程式系數(shù)的控制方程式，該自動調(diào)機方程式模塊自該目標導向輸入模塊及該加工測試路徑選擇模塊分別接收該目標期望值及該加工路徑，以使該控制方程式依據(jù)該目標期望值及該加工路徑計算適當?shù)目刂茀?shù)，并將該控制參數(shù)傳送至該數(shù)值控制器以控制該工具機作動。
[0008]本揭露還提供一種應用上述的目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)的自動調(diào)校方法，包括:(I)由外部分別輸入目標期望值至該目標導向輸入模塊及輸入加工路徑至該加工測試路徑選擇模塊；(2)該自動調(diào)機方程式模塊自該目標導向輸入模塊及該加工測試路徑選擇模塊分別接收該目標期望值及該加工路徑，以使預先設定方程式系數(shù)的控制方程式依據(jù)該目標期望值及該加工路徑計算適當?shù)目刂茀?shù)，再將該控制參數(shù)傳送至該數(shù)值控制器以控制該工具機作動；以及(3)比對該工具機作動后的實際結果與利用該控制參數(shù)仿真作動的結果的差異是否滿足該期望目標值及該加工路徑，若是，則完成該工具機的自動調(diào)校，若否，則回到步驟(2)重新計算控制參數(shù)以使該作動后的實際結果與該仿真作動的結果的差異最小化，及重復步驟(3)。
[0009]相較于現(xiàn)有技術，本揭露的目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)能令使用者以更符合直覺的加工精度或允許的誤差范圍等目標期望值作為輸入，再通過預先建立的控制方程式進行自動調(diào)機，此外，能通過數(shù)字控制器對工具機進行調(diào)校，不受專用伺服驅(qū)動器的限制，進而使工具機達到聞速聞精的加工表現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1A為本揭露的目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)的一實施例的示意圖；
[0011]圖1B為現(xiàn)有技術的固定加工路徑的不意圖；
[0012]圖1C為本揭露的目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)的任意加工路徑的示意圖；以及
[0013]圖2A至圖2D為應用本揭露的目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)的自動調(diào)校方法的流程圖。
[0014]主要組件符號說明
[0015]I目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)
[0016]10目標導向輸入模塊
[0017]11加工測試路徑選擇模塊
[0018]12自動調(diào)機方程式模塊
[0019]I3工具機
[0020]14數(shù)值控制器
[0021]15觀察操作調(diào)整模塊
[0022]16調(diào)校模式選擇模塊
[0023]17參數(shù)數(shù)據(jù)調(diào)變模塊
[0024]531飛34步驟。
【具體實施方式】
[0025]以下借由特定的具體實施例說明本揭露的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本揭露的其它優(yōu)點與功效。本揭露也可借由其它不同的具體實施例加以施行或應用。
[0026]圖1A為本揭露的目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)的一實施例的示意圖。如圖所示，本揭露的目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)I與工具機13的數(shù)值控制器14結合，以自動調(diào)校該工具機13，主要包括目標導向輸入模塊10、加工測試路徑選擇模塊11以及自動調(diào)機方程式模塊12。
[0027]該目標導向輸入模塊10用以接收自外部(如使用者)輸入的目標期望值。于一實施例中，該目標期望值為加工精度及允許的誤差范圍。
[0028]該加工測試路徑選擇模塊11用以接收自外部(如使用者)輸入的加工路徑。于現(xiàn)有技術中，用于調(diào)校的加工路徑為固定路徑，僅為直線插補(GOl)與順時針圓弧插補(G02)所組合成的固定方形輪廓(如圖1B所示)，而本揭露中的加工測試路徑選擇模塊11能提供使用者利用直線插補(GOl)、順時針圓弧插補(G02)及逆時針圓弧插補(G03)的組合，得到由直線、轉(zhuǎn)角、圓弧或其組合而組成的任意加工路徑(如圖1C所示)，以使調(diào)校結果更符合所欲加工的對象的輪廓。
[0029]該自動調(diào)機方程式模塊12具有預先設定方程式系數(shù)的控制方程式，該自動調(diào)機方程式模塊12自該目標導向輸入模塊10及該加工測試路徑選擇模塊11分別接收該目標期望值及該加工路徑，以使該控制方程式依據(jù)該目標期望值及該加工路徑計算適當?shù)目刂茀?shù)，并將該控制參數(shù)傳送至該數(shù)值控制器14以控制該工具機13作動。
[0030]于一實施例中，本揭露的目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)1，還包括觀察操作調(diào)整模塊15，用以比對該工具機13作動后的實際結果與利用該控制參數(shù)仿真作動的結果的差異，作為調(diào)整該控制參數(shù)的依據(jù)，并通過目標導向輸入模塊10調(diào)整該目標期望值、或通過加工測試路徑選擇模塊11調(diào)整加工路徑以產(chǎn)生更新的控制參數(shù)，以控制該工具機13依據(jù)該更新的控制參數(shù)作動。其中，該作動后的實際結果可為工具機13借由例如編碼器、光學尺或格柵編碼器等量測設備，量測工具機13進行空機測試或?qū)崣C測試時的加工路徑的位置，該仿真作動的結果可為依據(jù)該控制參數(shù)所仿真計算的工具機13的加工路徑的理論位置。于一實施例中，工具機13作動后的實際結果與利用該控制參數(shù)仿真作動的結果的差異，是指實際誤差精度，其關系為工具機13進行空機測試或?qū)崣C測試時的加工路徑的位置扣除依據(jù)該控制參數(shù)所仿真計算的工具機13的加工路徑的理論位置。于另一實施例中，本揭露的目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)I還包括調(diào)校模式選擇模塊16及參數(shù)數(shù)據(jù)調(diào)變模塊17，其中，該調(diào)校模式選擇模塊16用以將目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)I設定為自動調(diào)校模式、半自動調(diào)校模式或手動調(diào)校模式，而該參數(shù)數(shù)據(jù)調(diào)變模塊17用以于自動調(diào)校模式下產(chǎn)生更新的控制參數(shù)，于半自動調(diào)校模式下由多組方程式系數(shù)中選擇其中一組，以產(chǎn)生更新的控制參數(shù)，或于該手動調(diào)校模式下輸入手動控制參數(shù)，并輸出至該自動調(diào)機方程式模塊12以控制該工具機13依據(jù)該更新的控制參數(shù)或該手動控制參數(shù)作動。
[0031]上述的多組方程式系數(shù)分別對應于不同的加工精度高低及加工時間長短，例如將具有最高加工精度但加工時間最長的方程式系數(shù)設為El，以及將具有最低加工精度但加工時間最短的方程式系數(shù)設為E10。
[0032]圖2A為應用本揭露的目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)的一實施例的自動調(diào)校方法的流程圖。如圖所示，本揭露的自動調(diào)校方法包括下列步驟S31至S33。
[0033]于步驟S31中，由外部分別輸入目標期望值至該目標導向輸入模塊10及輸入加工路徑至該加工測試路徑選擇模塊11，于一實施例中，該目標期望值為加工精度及允許的誤
差范圍。
[0034]于步驟S32中，該自動調(diào)機方程式模塊12自該目標導向輸入模塊10及該加工測試路徑選擇模塊11分別接收該目標期望值及該加工路徑，以使預先設定方程式系數(shù)的控制方程式依據(jù)該目標期望值及該加工路徑計算適當?shù)目刂茀?shù)，再將該控制參數(shù)傳送至該數(shù)值控制器14以控制該工具機13作動。
[0035]于步驟S33中，比對該工具機13作動后的實際結果與利用該控制參數(shù)仿真作動的結果的差異是否滿足該期望目標值及該加工路徑，若是，則完成該工具機13的自動調(diào)校，若否，則回到步驟S32重新計算控制參數(shù)以使該作動后的實際結果與該仿真作動的結果的差異最小化及重復步驟S33。
[0036]于本實施例中，該控制方程式可表示為下式(I):
[0037]
【權利要求】
1.一種目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)，包括: 目標導向輸入模塊，其用以接收自外部輸入的目標期望值； 加工測試路徑選擇模塊，其用以接收自外部輸入的加工路徑；以及 自動調(diào)機方程式模塊，其具有預先設定方程式系數(shù)的控制方程式，該自動調(diào)機方程式模塊自該目標導向輸入模塊及該加工測試路徑選擇模塊分別接收該目標期望值及該加工路徑，以使該控制方程式依據(jù)該目標期望值及該加工路徑計算適當?shù)目刂茀?shù)，并將該控制參數(shù)傳送至該數(shù)值控制器以控制該工具機作動。
2.根據(jù)權利要求1所述的目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括觀察操作調(diào)整模塊，其用以比對該工具機作動后的實際結果與利用該控制參數(shù)仿真作動的結果的差異，作為調(diào)整該控制參數(shù)的依據(jù)，并通過目標導向輸入模塊調(diào)整目標期望值、或通過加工測試路徑選擇模塊調(diào)整加工路徑以產(chǎn)生更新的控制參數(shù)，以控制該工具機作動。
3.根據(jù)權利要求1所述的目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括: 觀察操作調(diào)整模塊，其用以比對該工具機作動后的實際結果與利用該控制參數(shù)仿真作動的結果的差異； 調(diào)校模式選擇模塊，其用以將該目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)設定為自動調(diào)校模式、半自動調(diào)校模式或手動調(diào)校模式；以及 參數(shù)數(shù)據(jù)調(diào)變模塊，其用以 于該自動調(diào)校模式下，使該自動調(diào)機方程式模塊依據(jù)該觀察操作調(diào)整模塊比對的該差異，并通過目標導向輸入模塊調(diào)整目標期望值、或通過加工測試路徑選擇模塊調(diào)整加工路徑，以產(chǎn)生更新的控制參數(shù)，以控制該工具機作動；或 于該半自動調(diào)校模式下由多組方程式系數(shù)中選擇其中一組，以產(chǎn)生更新的控制參數(shù)并輸出至該自動調(diào)機方程式模塊，以控制該工具機作動；或 于該手動調(diào)校模式下輸入手動控制參數(shù)，以產(chǎn)生更新的控制參數(shù)并輸出至該自動調(diào)機方程式模塊，以控制該工具機作動。
4.根據(jù)權利要求3所述的目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)，其特征在于，該多組方程式系數(shù)分別對應于不同的加工精度高低及加工時間長短。
5.根據(jù)權利要求1所述的目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)，其特征在于，該目標期望值為加工精度及允許的誤差范圍。
6.根據(jù)權利要求1所述的目標導向數(shù)值控制自動調(diào)校系統(tǒng)，其特征在于，該加工路徑為直線、轉(zhuǎn)角、圓弧或其組合而成的任意路徑。
7.一種目標導向數(shù)值控制的自動調(diào)校方法，包括: 1)由外部分別輸入目標期望值至該目標導向輸入模塊及輸入加工路徑至該加工測試路徑選擇模塊； 2)該自動調(diào)機方程式模塊自該目標導向輸入模塊及該加工測試路徑選擇模塊分別接收該目標期望值及該加工路徑，以使預先設定方程式系數(shù)的控制方程式依據(jù)該目標期望值及該加工路徑計算適當?shù)目刂茀?shù)，再將該控制參數(shù)傳送至該數(shù)值控制器以控制該工具機作動；以及 3)比對該工具機作動后的實際結果與利用該控制參數(shù)仿真作動的結果的差異是否滿足該期望目標值及該加工路徑，若是，則完成該工具機的自動調(diào)校，若否，則回到步驟2)重新計算控制參數(shù)以使該作動后的實際結果與該仿真作動的結果的差異最小化，及重復步驟3)。
8.根據(jù)權利要求7所述的自動調(diào)校方法，其特征在于，該系統(tǒng)還包括步驟4):若超過預先設定的重復次數(shù)仍無法完成自動調(diào)校，則由觀察操作調(diào)整模塊讀取該工具機作動后的實際結果與利用該控制參數(shù)仿真作動的結果的差異，作為調(diào)整該控制參數(shù)的依據(jù)，并通過目標導向輸入模塊調(diào)整目標期望值、或通過加工測試路徑選擇模塊調(diào)整加工路徑以產(chǎn)生更新的控制參數(shù)，并將該更新的控制參數(shù)傳送至該數(shù)值控制器，以控制該工具機依據(jù)該更新的控制參數(shù)作動。
9.根據(jù)權利要求7所述的自動調(diào)校方法，其特征在于，步驟I)還包括:使用調(diào)校模式選擇模塊切換成半自動調(diào)校模式或手動調(diào)校模式，以于該半自動調(diào)校模式下使用參數(shù)數(shù)據(jù)調(diào)變模塊由多組方程式系數(shù)中選擇其中一組或于該手動調(diào)校模式下使用該參數(shù)數(shù)據(jù)調(diào)變模塊輸入手動控制參數(shù)，且步驟2)還包括:該自動調(diào)機方程式模塊依據(jù)所選定的方程式系數(shù)產(chǎn)生更新的控制參數(shù)，再以該更新的控制參數(shù)或手動控制參數(shù)取代該控制參數(shù)控制該工具機作動。
10.根據(jù)權利要求7所述的自動調(diào)校方法，其特征在于，該預先設定系數(shù)依據(jù)實驗方法輸入多組實驗控制參數(shù)，并取得該工具機作動后的實際結果與利用該實驗控制參數(shù)仿真作動的結果的差異，據(jù)以反向求解該控制方程式而取得。
11.根據(jù)權利要求10所述的自動調(diào)校方法，其特征在于，該實驗方法為田口法。
12.根據(jù)權利要求 7所述的自動調(diào)校方法，其特征在于，該目標期望值為加工精度及允許的誤差范圍。
13.根據(jù)權利要求7所述的自動調(diào)校方法，其特征在于，該加工路徑為直線、轉(zhuǎn)角、圓弧或其組合而成的任意路徑。
【文檔編號】G05B19/19GK103809512SQ201210514734
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年12月4日 優(yōu)先權日:2012年11月2日
【發(fā)明者】李建毅, 謝宏杰, 陳正裕, 粘濠偉, 林依潁 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院