[发明专利]可快速配置通用多轴运动控制系统的方法

说明书

一种可快速配置通用多轴运动控制系统的方法，其特征是在自动化装配系统结构设计完成之后，根据系统的几何和功能特征，对各模块进行划分，明确各模块功能，以减少模块接口的信息量；模块功能的定义和接口的划分应使得各模块彼此独立，从而在接口保持不变的情况下，某一模块的改变不会影响到其他模块。本发明使用简单，性能稳定，易于部署实施。

技术领域

本发明涉及一种多轴运动控制技术，尤其是一种多轴运动自动编程技术，具体地说是一种可快速配置通用多轴运动控制系统的方法。

背景技术

近年来，为保证飞机装配质量，提高机体的疲劳寿命，实现大批量生产中的低成本和高效率，现代装配过程中大量采用了自动化装配技术。例如包括自动钻铆机、自动对接定位系统在内的飞机自动化装配的主流设备，正在国内逐步大量应用。这些设备都具有多轴联动的特点，因而其控制系统在原理上有一定的相似性。

传统上这些自动化装配设备都是根据企业的需求，首先进行结构设计，然后根据功能指标进行控制系统的选型，接着进行软件和用户界面的开发。因此每一系统的控制系统都是单台定制的，开发周期长，调试测试时间长，容易产生系统稳定性差等缺陷。

采用通用性强、可重构的多轴控制系统是满足企业的实际生产要求，加快市场响应速度的重要途径。通常可重构性是指在一个系统中，其硬件模块或软件模块均能根据变化的数据流或控制流对系统结构和算法进行重新配置。理论上，可以通过可重构互连用多个可重构器件构成一个完整的系统。根据可重构性，可以对已安装好的整个系统构架修改，还可以根据不同的应用需要，改变本身的体系结构，与实际的应用需求相匹配，这是可重构系统最突出的优点。因此，在讨论可重构问题时，应该知道重构可以发生在设计、运用、执行等任何阶段，而这些不同阶段都各自定义了其独特的可重构系统的类别。控制系统的可重构性是指在系统原有控制资源的基础上，通过调整系统的结构、功能等使系统快速适应需求变化的能力。

可重构多轴运动控制系统遵循工控组态和软件构件复用的思想。工控组态是指根据应用对象和控制任务的需求，利用组态软件提供的工具，通过简单的配置和定义或编写语言，对于不同但基本类似的应用对象进行控制，无需重新设计和进行程序编写，快速配置完成一个新系统或修改系统功能。组态软件则是指以多样的组态方式提供优良的开发界面和简单明了的操作方法来实现过程控制与实现数据采集的软件，通过对已有软件模块的属性定义和组装，在预先设定好的图像界面下，用户只需以一种搭积木的方式，便能很快构建应用对象所需的软件，避免了繁琐的计算机语言开发过程，最大程度上复用已有的软件模块。

发明内容

本发明的目的是针对现有的自动化装配系统综合集成和调整困难，编程工作量大的问题，发明一种可通过配置简单的文件和特定的运动控制算法模块快速实现系统集成的所要实现的可快速配置通用多轴运动控制系统的方法，以快速配置通用多轴运动控制系统，降低多轴运动控制系统设计的复杂程度。

本发明的技术方案是：

一种可快速配置通用多轴运动控制系统的方法，其特征是在自动化装配系统结构设计完成之后，根据系统的几何和功能特征，对各模块进行划分，明确各模块功能，以减少模块接口的信息量；模块功能的定义和接口的划分应使得各模块彼此独立，从而在接口保持不变的情况下，某一模块的改变不会影响到其他模块。

可快速配置通用多轴运动控制系统的功能模块分为五个模块：多轴联动控制模块、运动轴单轴调试模块、工艺参数管理模块、用户管理模块、检测反馈模块。可重构多轴控制系统模型，通过采用数据总线与各功能模块之间建立数据连接关系。

其中：

（1）多轴联动控制模块：

负责数据信息的融合，在自动化装配系统结构设计完成之后，根据系统的几何和功能特征，或者根据用户及程序指令，采用机构学与控制理论来描述被控多轴对象，包括多轴系统的任务轨迹规划、运动学反解、动力学反解及控制算法。