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JP3457019B2 - Tracing control method - Google Patents

Tracing control method

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Publication number
JP3457019B2
JP3457019B2 JP31782592A JP31782592A JP3457019B2 JP 3457019 B2 JP3457019 B2 JP 3457019B2 JP 31782592 A JP31782592 A JP 31782592A JP 31782592 A JP31782592 A JP 31782592A JP 3457019 B2 JP3457019 B2 JP 3457019B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
command
target
sensor
copying
future
Prior art date
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JP31782592A
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Japanese (ja)
Other versions
JPH06149328A (en
Inventor
裕司 中村
和寛 鶴田
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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  • Numerical Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、溶接、溶断、塗装、接
着剤塗布等のならい動作を行うロボットや、ならい工作
機械等の制御方法に関する。 【0002】 【従来の技術】従来のならい制御方法としては、ティー
チングや数値演算により求めた目標指令を記憶し、なら
い動作時に用いる方法(第1の方法)や、センサ情報に
より目標指令をある程度修正する方法(第2の方法
や、センサ信号のみを利用する方法(第3の方法)など
がある。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術の
センサを用いない第1の方法では、目標指令作成に手間
がかかり、据え付け誤差に適応できず、さらに、多くの
メモリを必要とするなどの問題点があった。また、セン
サを利用する第2、第3の方法では、現在のならい動作
点の目標指令は利用しているが、未来時刻の目標指令を
積極的に利用してならい動作駆動軸のサーボ系の遅れを
なくすような工夫はされていないため、ならい動作駆動
軸の遅れが無視できる程度まで、ならい動作を遅くする
必要があった。一方、特開平2−15956号公報に示
される倣い制御ロボットは、将来位置・将来姿勢を用い
るものであるが、未来の目標位置指令はセンサで検出さ
れたものではなく、予め記憶されたもの、あるいは現在
位置より算出されたものであって、未来の追従偏差を予
測して、その予測値を最小とするよう補正を行うもので
はないため、目標値と手先の間に遅れが生じてしまうこ
とは同様である。そこで本発明は、ならい動作駆動軸の
サーボ系の遅れをなくす、ならい制御方法を提供するこ
とを目的とする。 【0004】 【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明では、センサにより得られた目標位置指令に
沿って、制御対象の位置をならわせるよう補正指令を出
力するならい制御系において、ならい動作時に、センサ
により、数ステップ未来までの目標位置指令を得、予見
・予測制御により、補正指令を出力して、制御対象を動
作させることを特徴とする。 【0005】 【作用】上記手段により、ならい動作駆動軸のサーボ系
の遅れがなくなるため、より高速高精度のならい動作が
可能となる。 【0006】 【実施例】以下、本発明の具体的実施例を図1、図2、
図3に示して説明する。図1は、1個のモータでならい
動作を行う場合のブロック図である。ここで、1は、予
見制御器であり、Mステップ未来までの目標指令r
(i),r(i+1),…, r(i+M) とならい動作駆動軸モータ3
の位置検出器4からの位置信号y(i) を入力し、予測し
た未来時刻の追従偏差が最も小さくなるように決定した
補正指令u(i) を出力する。この補正指令u(i) は位置
指令である。補正指令の決定法としては、例えば、本出
願人が既に発明した方法によると、次式で与えられる。 【0007】 【数1】 【0008】ここで、qm , Q, gn は、制御対象のス
テップ応答等から決定される定数である。また、入力す
る目標指令をMステップ未来時刻のr(i+M) のみとし、
r(i),r(i+1),…r(i+M-1) は、予見制御器内で記憶し
ておいても良い。2は、ならい動作駆動軸モータ3の制
御器、5は未来目標値を得るためのセンサ、6はその信
号処理回路である。ならい動作駆動軸モータ制御器2
は、前述したように、位置指令となっている補正指令u
(i) を入力してならい動作軸モータ3を駆動する構成の
ものである。次に、本発明をならい工作機に適用した場
の実施例を図2に示す。11は、モデル14との距離
を検出するセンサで、円盤12に固定される。円盤12
は、センサ11が常にMステップ未来時刻のならい動作
点上にくるように、T軸モータにより回転する。なお、
本発明を適用したならい工作機の上記Z軸モータは、図
1ではモータ3に相当する。13は、ボールエンドミル
16を回転させる主軸で、T軸モータと連結しており、
ならい動作駆動軸のZ軸モータにより、上下方向に移動
する。17は、モデル14とワーク15を水平方向に移
動するXYテーブルである。時刻iにおけるセンサ11
の出力信号をa (i+M)、センサとモデルとの理想距離を
A、z軸モータの位置検出器の出力信号をz(i)とする
と、Mステップ未来時刻のZ軸モータの目標指令r(i+
M) は r(i+M) = z(i) + a(i+M) - A により得られるため、図1に示した構成で、ならい動作
駆動軸のZ軸を動かすことにより、ならい動作が行われ
る。なお、z軸モータの位置検出器の出力信号z (i)
は、前記により図1の位置信号y(i)に相当することが
明らかである。XYテーブルの速度が変化する場合に
は、Mの値も変化させるか、センサを複数個つけたり、
センサを半径方向に移動することによって対応すれば良
い。図3は、本発明をならい動作をするロボットに適用
した場合の実施例である。視覚センサ31から得られる
未来目標指令10 を利用して、エンドエフェクタ32の
先端が対象物34に沿って動くように、アーム33の目
標指令が予見制御により補正される。 【0009】 【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、セ
ンサによって得られた未来時刻の目標指令を利用して、
予見制御により、ならい動作駆動軸のサーボ系の遅れが
なくなるため、より高速高精度のならい動作を行うなら
い制御系が実現されるという効果がある。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control method for a robot that performs a copying operation such as welding, fusing, painting, and applying an adhesive, and a control method for a copying machine tool. 2. Description of the Related Art A conventional copying control method, and stores target command obtained by teaching or math, and methods used during copying operation (first method), to some extent modify the target command by the sensor information Method (second method )
And a method using only a sensor signal (third method ). [0003] However, in the first method of the prior art which does not use a sensor, it takes time and effort to create a target command, cannot adapt to installation errors, and requires a large amount of memory. There were problems such as doing. In the second and third methods using sensors, the target command of the current follow-up operating point is used, but the target command of the future time is used positively. Since no attempt has been made to eliminate the delay, it has been necessary to delay the copying operation to such an extent that the delay of the copying operation drive axis can be ignored. On the other hand, the copying control robot disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-15956 uses a future position / future posture, but a future target position command is not detected by a sensor, but is stored in advance. Alternatively, since it is calculated from the current position, it does not predict future follow-up deviation and does not perform correction so as to minimize the predicted value, there will be a delay between the target value and the hand Is similar. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a tracking control method that eliminates a delay of a servo system of a tracking operation drive shaft. [0004] In order to solve the above problems, the present invention outputs a correction command so as to level the position of a control target in accordance with a target position command obtained by a sensor. In the copying control system, a target position command up to several steps in the future is obtained by a sensor during a copying operation, and a correction command is output by preview / prediction control to operate the control target. [0005] According to the above-mentioned means, since the delay of the servo system of the drive shaft for tracing operation is eliminated, the tracing operation with higher speed and higher accuracy can be performed. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram in the case where the copying operation is performed by one motor. Here, 1 is a preview controller, which is a target command r up to the M-step future.
(i), r (i + 1),..., r (i + M)
The position signal y (i) from the position detector 4 is input, and a correction command u (i) determined to minimize the predicted follow-up deviation at the future time is output. The correction command u (i) is located
Directive . For example, according to the method invented by the present applicant, the correction instruction is given by the following equation. [0007] Here, qm, Q, and gn are constants determined from the step response of the controlled object. Also, the target command to be input is only r (i + M) of the M step future time,
r (i), r (i + 1),..., r (i + M-1) may be stored in the preview controller. Reference numeral 2 denotes a controller for the follow-up drive shaft motor 3, reference numeral 5 denotes a sensor for obtaining a future target value, and reference numeral 6 denotes a signal processing circuit. Copying drive shaft motor controller 2
Is a correction command u which is a position command as described above.
(i) is driven to drive the operation axis motor 3. Next, when the present invention is applied to a copying machine tool,
FIG. 2 shows an example of such a case . Reference numeral 11 denotes a sensor that detects a distance from the model 14 and is fixed to the disk 12. Disk 12
Is rotated by the T-axis motor so that the sensor 11 is always on the operating point following the M-step future time. In addition,
The Z-axis motor of the machine tool according to the present invention is shown in FIG.
1 corresponds to the motor 3. A spindle 13 for rotating the ball end mill 16 is connected to a T-axis motor.
The Z-axis motor of the tracing drive shaft moves in the vertical direction. An XY table 17 moves the model 14 and the work 15 in the horizontal direction. Sensor 11 at time i
Let a (i + M) be the output signal of A, A be the ideal distance between the sensor and the model, and z (i) be the output signal of the position detector of the z-axis motor. r (i +
M) can be obtained by r (i + M) = z (i) + a (i + M) -A, so that the tracing operation is performed by moving the Z axis of the tracing drive shaft in the configuration shown in FIG. Is performed. Note that the output signal z (i) of the position detector of the z-axis motor
Is equivalent to the position signal y (i) in FIG.
it is obvious. When the speed of the XY table changes, change the value of M or attach a plurality of sensors,
The response may be obtained by moving the sensor in the radial direction. FIG. 3 shows an embodiment in which the present invention is applied to a robot that performs a following operation. Using the future target command 10 obtained from the visual sensor 31, the target command of the arm 33 is corrected by the preview control so that the tip of the end effector 32 moves along the object 34. As described above, according to the present invention, by utilizing the target command of the future time obtained by the sensor,
The preview control eliminates the delay of the servo system of the tracing operation drive axis, so that there is an effect that a tracing control system that performs a higher-speed and higher-precision tracing operation is realized.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の具体的実施例を示す図 【図2】本発明の具体的実施例を示す図 【図3】本発明の具体的実施例を示す図 【符号の説明】 1 予見制御器 2 ならい動作軸モータ制御器 3 ならい動作軸モータ 4 位置検出器 5 センサ 6 センサ信号処理回路[Brief description of the drawings] FIG. 1 shows a specific embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a specific embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a specific embodiment of the present invention. [Explanation of symbols] 1 preview controller 2 Copying axis motor controller 3 Copying axis motor 4 Position detector 5 Sensor 6. Sensor signal processing circuit

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】センサにより得られた目標位置指令に沿っ
て、制御対象の位置をならわせるよう補正指令を出力す
ならい制御系において、 ならい動作時に、センサにより、制御演算周期の数ステ
ップ未来までの目標位置指令を検出し、該目標位置指令を目標指令として、 予測した未来時刻の
追従偏差、すなわち、前記目標指令と前記制御対象の位
置との偏差、が最も小さくなるように決定した補正指令
を出力する予見・予測制御により、制御対象を動作させ
ることを特徴とするならい制御方法
(57) [Claim 1] A correction command is output according to a target position command obtained by a sensor so as to level the position of a controlled object .
In that copying control system, when the copying operation, the sensor detects a target position command to several steps future control operation period, as the target command the target position command, tracking error future time predicted, i.e., the target Command and the position of the controlled object
A control method characterized by operating a controlled object by a preview / prediction control that outputs a correction command determined to minimize a deviation from the position .
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