[發明專利]一種多軸數控裝備的復合控制方法

有效

• 申請號: 202110376222.3
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113093549B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 張馳;王寶磊
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 艾中蘭;王鋒

1.一種多軸數控裝備的復合控制方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1、任務示教編程：將多軸數控裝備工作路徑關鍵點及路徑信息示教編程到多軸數控裝備控制器中；

步驟2、特征點初始定位：雙目視覺相機識別任務區域特征點并定位任務區域特征點在雙目視覺相機坐標系中的坐標位置F₁，然后將坐標位置F₁轉換成任務區域特征點在多軸數控裝備末端坐標系中的坐標位置F₂，控制器讀取各軸編碼器位置，根據減速機的減速比換算出各軸關節的轉動角度位置Q，根據各軸關節的轉動角度位置Q計算出多軸數控裝備末端坐標系與多軸數控裝備基座標系之間的平移旋轉關系F₃，最后根據平移旋轉關系F₃將任務區域特征點在多軸數控裝備末端坐標系中的坐標位置轉換成任務區域特征點在多軸數控裝備基座標系中的坐標位置F₄；

步驟3、路徑規劃：將多軸數控裝備工作路徑關鍵點及路徑信息進行轉換，計算出各軸伺服電機運動參考位置序列；

步驟4、伺服反饋控制：將所述各軸伺服電機運動參考位置序列輸入各軸伺服驅動器，各軸伺服驅動器實時控制各軸伺服電機轉動，帶動多軸數控裝備開始工作；

步驟5、特征點動態定位、逆解關節位置：雙目視覺相機實時識別任務區域特征點并定位任務區域特征點在雙目視覺相機坐標系中的動態坐標位置F_D1，然后將該動態坐標位置F_D1轉換成任務區域特征點在多軸數控裝備末端坐標系中的動態坐標位置F_D2，再根據任務區域特征點在多軸數控裝備基座標系中的坐標位置計算出當前多軸數控裝備末端在多軸數控裝備基座標系中的動態坐標位置F_D3，最后根據動態坐標位置F_D3逆解出多軸數控裝備各軸關節的實時轉動角度位置Q_D；

步驟6、有限時間狀態運算：根據所述多軸數控裝備各軸關節的實時轉動角度位置Q_D估計出多軸數控裝備未知時變干擾的狀態及其各階導數；

步驟7、有限時間輸出控制律運算：根據所述多軸數控裝備各軸關節的實時轉動角度位置Q_D和未知時變干擾的狀態及其各階導數估計結果，計算出控制力矩；

步驟8、自適應前饋補償：將所述控制力矩轉換成伺服電機前饋控制電流，將前饋控制電流加權運算后，輸入到伺服驅動器，對各軸伺服驅動器實時控制各軸伺服電機的轉動進行前饋補償。

2.如權利要求1所述的多軸數控裝備的復合控制方法，其特征在于：所述任務區域特征點在雙目視覺相機坐標系中的坐標位置F₁如公式(1)所示：

其中，表示坐標位置F₁在x軸方向上的分量，表示坐標位置F₁在y軸方向上的分量，表示坐標位置F₁在z軸方向上的分量，f_l為左目相機焦距，f_r為右目相機焦距，識別任務區域特征點在左、右目相機圖像坐標系坐標分別為(x_l，y_l)和(x_r，y_r)，t_x表示右目相機坐標系原點相對于左目相機坐標系原點在x軸方向上的平移位置量，t_y表示右目相機坐標系原點相對于左目相機坐標系原點在y軸方向上的平移位置量，t_z表示右目相機坐標系原點相對于左目相機坐標系原點在z軸方向上的平移位置量，r₁、r₂、...、r₉分別表示左、右目相機的相對旋轉關系的元素；

所述任務區域特征點在多軸數控裝備末端坐標系中的坐標位置F₂如公式(2)所示：

其中，為雙目視覺相機坐標系與多軸數控裝備末端坐標系的相對旋轉和平移位置關系。