基于注塑机机械手的提前变速方法及装置与流程

[0001]
本发明涉及机械手控制技术领域，尤其是指一种基于注塑机机械手的提前变速方法及装置。


背景技术：

[0002]
传统的注塑机行业，注塑机锁模产品成型后，由人工伸手进模内抓取产品，这不仅效率低，而且风险高。随着工业机器人的发展，一种可应用于注塑机自动抓取的机械臂控制系统应运而生，其快速的加减速速度曲线规划可以将注塑模内产品的抓取周期缩短至2秒，大量应用于手机壳、塑料片的抓取。然而随着行业不断的发展，注塑机产品工艺流程复杂度也不断提高，例如快餐盒之类的产品，由于产品本身结构强度较差，若只顾效率一味加快机械手的动作，会让产品破碎而导致损失，因此为了保证效率的同时避免因粗暴动作使产品破碎，需要一种新的机械手控制方法。


技术实现要素：

[0003]
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种能够兼顾效率和能够不损伤易碎产品的基于注塑机机械手的提前变速方法及装置。
[0004]
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于注塑机机械手的提前变速方法，包括：
[0005]
获取运动参数；
[0006]
根据运动参数计算得到阶段速度规划；
[0007]
根据阶段速度规划调整运行速度。
[0008]
进一步的，在根据运动参数得到阶段速度规划的步骤之中，所述阶段速度规划包括第一速度规划阶段和第二速度规划阶段，
[0009]
所述第一速度规划阶段包括第一变速阶段和第一匀速阶段；
[0010]
所述第二速度规划阶段包括第二变速阶段、第二匀速阶段和第三变速阶段。
[0011]
进一步的，在根据阶段速度规划调整运行速度的步骤之中，还包括根据运行速度计算运动距离。
[0012]
进一步的，在根据阶段速度规划调整运行速度的步骤之中，还包括根据运动距离判断是否到达变速点，是则根据第二速度规划阶段调整运行速度。
[0013]
进一步的，在获取运动参数的步骤之中，所述运动参数包括运动距离s、最大加速度a、提前变速距离sd和插补周期ts。
[0014]
本发明还涉及一种基于注塑机机械手的提前变速装置，包括获取模块、计算模块和执行模块，
[0015]
所述获取模块用于获取运动参数；
[0016]
所述计算模块用于根据运动参数计算得到阶段速度规划；
[0017]
所述执行模块用于根据阶段速度规划调整运行速度。
[0018]
进一步的，所述执行模块包括第一速度规划阶段执行单元和第二速度规划阶段执行单元，
[0019]
所述第一速度规划阶段执行单元用于根据第一速度规划阶段调整速度；
[0020]
所述第二速度规划阶段执行单元用于根据第二速度规划阶段调整速度。
[0021]
进一步的，所述计算模块还用于根据运行速度计算运动距离。
[0022]
进一步的，还包括判断模块，所述判断模块用于判断根据运动距离判断是否到达变速点。
[0023]
进一步的，所述运动参数包括运动距离s、最大加速度a、提前变速距离sd和插补周期ts。
[0024]
本发明的有益效果在于：提供了一种提前变速方法，使注塑机机械手的速度控制更为灵活，可以在任意点加减速，搭载该方法的装置可以应用于对速度有综合要求的工业自动化场合，能胜任更加复杂的注塑产品的抓取、堆叠轻放、堆叠轻走等任务。
附图说明
[0025]
下面结合附图详述本发明的具体流程：
[0026]
图1为本发明的流程示意图；
[0027]
图2为本发明的提前加速的速度轮廓曲线；
[0028]
图3为本发明的提前减速的速度轮廓曲线；
[0029]
图4为本发明的伺服端抓取的提前加速的波形图；
[0030]
图5为本发明的伺服端抓取的提前减速的波形图；
[0031]
图6为本发明的装置的系统示意图。
具体实施方式
[0032]
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
[0033]
实施例1
[0034]
请参阅图1，一种基于注塑机机械手的提前变速方法，包括：
[0035]
获取运动参数，所述运动参数包括运动距离s、最大加速度a、提前变速距离sd、第一阶段速度vobj1、第二阶段速度vobj2和插补周期ts；
[0036]
根据运动参数计算得到阶段速度规划，所述阶段速度规划包括第一速度规划阶段和第二速度规划阶段，
[0037]
所述第一速度规划阶段包括第一变速阶段和第一匀速阶段；
[0038]
所述第二速度规划阶段包括第二变速阶段、第二匀速阶段和第三变速阶段；
[0039]
根据运行速度计算运动距离，判断是运动距离否到达变速点，是则根据阶段速度规划调整运行速度。
[0040]
注塑机机械手y轴的运动分为从下往上轻取产品或从上往下堆叠轻放产品两种情况。
[0041]
当为轻取产品时，运行速度由两部分组成：加速到低速段和提前加速到匀速段：
[0042]
具体的，如图2以及图4所示，假设第n个采样周期末的瞬时速度为v(n)，第n个采样
周期的位置增量为s(n)，运动距离为s、最大加速度为a、提前变速距离为sd、第一阶段速度为vobj1、第二阶段速度为vobj2、插补周期为ts，则第一速度规划阶段中，此阶段的位移为s1＝s-sd。
[0043]
在加速期间v(n)＝a*ts*n；
[0044]
匀速期间v(n)＝vobj1＝v1；
[0045]
在整个过程中，
[0046]
△
s(n)＝v(n)*ts，
[0047][0048]
当实时
△
s＝s1时，此刻将进入提前加速点，时间点为t0，速度为v1，此时进入第二速度规划阶段。
[0049]
第二速度规划阶段中，此阶段初速度为v1，位移为s2＝s-s1，由加速到高速段、高速匀速段、减速到0段组成。
[0050]
加速到高速段：
[0051]
t1＝t1-t0＝(v1-vobj2)/a；
[0052]
v(n)＝v1+a*ts*n。
[0053]
减速到0段：
[0054]
t3＝t3-t2＝vobj2/a；
[0055]
v(n)＝vobj2-a*(ts*n-t2)。
[0056]
高速匀速段：
[0057]
t2＝t2-t1＝s2-0.5*(vobj2-v1)*(vobj2-v1)/a；
[0058]
v(n)＝vobj2；
[0059]
△
s(n)＝v(n)*ts；
[0060][0061]
当实时
△
s＝s2时，第二阶段运动完成。
[0062]
当为轻放产品时，运行速度由两部分组成：第一速度规划阶段为加速到匀速段，第二速度规划阶段为提前减速到低速段：
[0063]
具体的，如图3以及图5所示，假设第n个采样周期末的瞬时速度为v(n)，第n个采样周期的位置增量为s(n)，运动距离为s、最大加速度为a、提前变速距离为sd、第一阶段速度为vobj1、第二阶段速度为vobj2、插补周期为ts，则第一速度规划阶段中，此阶段的位移为s1＝s-sd。
[0064]
在加速期间v(n)＝a*ts*n；
[0065]
匀速期间v(n)＝vobj1＝v0；
[0066]
在整个过程中，
[0067]
△
s(n)＝v(n)*ts，
[0068]
[0069]
当实时
△
s＝s1时，此刻将进入提前减速点，时间点为t0，速度为v0，此时进入第二速度规划阶段。
[0070]
第二速度规划阶段中，此阶段初速度为v0，位移为s2＝s-s1，由减速到低速段、低速匀速段和减速到0段组成。
[0071]
减速到低速段：
[0072]
t1＝t1-t0＝(v0-vobj2)/a；
[0073]
v(n)＝v0-a*ts*n。
[0074]
减速到0段：
[0075]
t3＝t3-t2＝vobj2/a；
[0076]
v(n)＝vobj2-a*(ts*n-t2)。
[0077]
低速匀速段：
[0078]
t2＝t2-t1＝s2-0.5*(v0-vobj2)*(v0-vobj2)/a；
[0079]
v(n)＝vobj2；
[0080]
△
s(n)＝v(n)*ts；
[0081][0082]
当实时
△
s＝s2时，第二阶段运动完成。
[0083]
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提供了一种提前变速方法，使注塑机机械手的速度控制更为灵活，可以在任意点加减速，搭载该方法的装置可以应用于对速度有综合要求的工业自动化场合，能胜任更加复杂的注塑产品的抓取、堆叠轻放、堆叠轻走等任务。
[0084]
实施例2
[0085]
本发明还涉及一种基于注塑机机械手的提前变速装置，包括获取模块、计算模块、执行模块和判断模块，
[0086]
所述获取模块用于获取运动参数，所述运动参数包括运动距离s、最大加速度a、提前变速距离sd、第一阶段速度vobj1、第二阶段速度vobj2和插补周期ts；
[0087]
所述计算模块用于根据运动参数计算得到阶段速度规划，所述阶段速度规划包括第一速度规划阶段和第二速度规划阶段，
[0088]
所述第一速度规划阶段包括第一变速阶段和第一匀速阶段；
[0089]
所述第二速度规划阶段包括第二变速阶段、第二匀速阶段和第三变速阶段；
[0090]
所述计算模块还用于根据运行速度计算运动距离；
[0091]
所述判断模块用于判断根据运动距离判断是否到达变速点，判断模块还用于判断当前处于轻取产品场景或者轻放产品场景；
[0092]
所述执行模块用于根据阶段速度规划调整速度，具体的，所述执行模块包括第一速度规划阶段执行单元和第二速度规划阶段执行单元，
[0093]
所述第一速度规划阶段执行单元用于根据第一速度规划阶段调整速度；
[0094]
所述第二速度规划阶段执行单元用于根据第二速度规划阶段调整速度。
[0095]
当处于轻取产品场景中，计算模块根据获取模块获取的运动参数，计算提前加速点的距离，并生成第一速度规划阶段和第二速度规划阶段。
[0096]
执行模块根据第一速度规划阶段将机械手加速至低速匀速段进行移动工作，同时计算模块同步计算运动距离，当机械手到达提前加速点时，执行模块根据第二速度规划阶段将机械手加速至高速匀速段进行移动工作，当计算模块同步计算的运动距离达到运动总距离时，执行模块将机械手减速至0，从而完成轻取动作。
[0097]
当处于轻放产品场景中，计算模块根据获取模块获取的运动参数，计算提前减速点的距离，并生成第一速度规划阶段和第二速度规划阶段。
[0098]
执行模块根据第一速度规划阶段将机械手加速至高速匀速段进行移动工作，同时计算模块同步计算运动距离，当机械手到达提前减速点时，执行模块根据第二速度规划阶段将机械手减速至低速匀速段进行移动工作，当计算模块同步计算的运动距离达到运动总距离时，执行模块将机械手减速至0，从而完成轻放动作。
[0099]
需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，所述计算模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上处理模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
[0100]
例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)，或，一个或多个微处理器(digitalsingnalprocessor，简称dsp)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，简称fpga)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称soc)的形式实现。
[0101]
如图6所示，展示本发明一实施例中装置的系统示意图。所述系统包括处理器1、存储器2、显示器3、输入器4及总线5；所述存储器2用于存储计算机程序，所述处理器1用于执行所述存储器2存储的计算机程序，以使所述系统执行所述提前变速方法，所述显示器3用于显示所述处理器1的执行结果，所述输入器4用于输入外部信息，所述总线5用于所述处理器1、存储器2、显示器3、以及输入器4之间的信息交互。
[0102]
上述提到的系统总线可以是外设部件互连标准(peripheralpomponentinterconnect，简称pci)总线或扩展工业标准结构(extendedindustrystandardarchitecture，简称eisa)总线等。该系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于实现数据库访问装置与其他设备(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(randomaccessmemory，简称ram)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。
[0103]
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing，简称dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field－programmablegatearray，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
[0104]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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