[发明专利]一种多轴数控装备的复合控制方法

权利要求书

1.一种多轴数控装备的复合控制方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、任务示教编程：将多轴数控装备工作路径关键点及路径信息示教编程到多轴数控装备控制器中；

步骤2、特征点初始定位：双目视觉相机识别任务区域特征点并定位任务区域特征点在双目视觉相机坐标系中的坐标位置F₁，然后将坐标位置F₁转换成任务区域特征点在多轴数控装备末端坐标系中的坐标位置F₂，控制器读取各轴编码器位置，根据减速机的减速比换算出各轴关节的转动角度位置Q，根据各轴关节的转动角度位置Q计算出多轴数控装备末端坐标系与多轴数控装备基座标系之间的平移旋转关系F₃，最后根据平移旋转关系F₃将任务区域特征点在多轴数控装备末端坐标系中的坐标位置转换成任务区域特征点在多轴数控装备基座标系中的坐标位置F₄；

步骤3、路径规划：将多轴数控装备工作路径关键点及路径信息进行转换，计算出各轴伺服电机运动参考位置序列；

步骤4、伺服反馈控制：将所述各轴伺服电机运动参考位置序列输入各轴伺服驱动器，各轴伺服驱动器实时控制各轴伺服电机转动，带动多轴数控装备开始工作；

步骤5、特征点动态定位、逆解关节位置：双目视觉相机实时识别任务区域特征点并定位任务区域特征点在双目视觉相机坐标系中的动态坐标位置F_D1，然后将该动态坐标位置F_D1转换成任务区域特征点在多轴数控装备末端坐标系中的动态坐标位置F_D2，再根据任务区域特征点在多轴数控装备基座标系中的坐标位置计算出当前多轴数控装备末端在多轴数控装备基座标系中的动态坐标位置F_D3，最后根据动态坐标位置F_D3逆解出多轴数控装备各轴关节的实时转动角度位置Q_D；

步骤6、有限时间状态运算：根据所述多轴数控装备各轴关节的实时转动角度位置Q_D估计出多轴数控装备未知时变干扰的状态及其各阶导数；

步骤7、有限时间输出控制律运算：根据所述多轴数控装备各轴关节的实时转动角度位置Q_D和未知时变干扰的状态及其各阶导数估计结果，计算出控制力矩；

步骤8、自适应前馈补偿：将所述控制力矩转换成伺服电机前馈控制电流，将前馈控制电流加权运算后，输入到伺服驱动器，对各轴伺服驱动器实时控制各轴伺服电机的转动进行前馈补偿。

2.如权利要求1所述的多轴数控装备的复合控制方法，其特征在于：所述任务区域特征点在双目视觉相机坐标系中的坐标位置F₁如公式(1)所示：

其中，表示坐标位置F₁在x轴方向上的分量，表示坐标位置F₁在y轴方向上的分量，表示坐标位置F₁在z轴方向上的分量，f_l为左目相机焦距，f_r为右目相机焦距，识别任务区域特征点在左、右目相机图像坐标系坐标分别为(x_l，y_l)和(x_r，y_r)，t_x表示右目相机坐标系原点相对于左目相机坐标系原点在x轴方向上的平移位置量，t_y表示右目相机坐标系原点相对于左目相机坐标系原点在y轴方向上的平移位置量，t_z表示右目相机坐标系原点相对于左目相机坐标系原点在z轴方向上的平移位置量，r₁、r₂、...、r₉分别表示左、右目相机的相对旋转关系的元素；

所述任务区域特征点在多轴数控装备末端坐标系中的坐标位置F₂如公式(2)所示：

其中，为双目视觉相机坐标系与多轴数控装备末端坐标系的相对旋转和平移位置关系。