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JP3608587B2 - Linear interpolation method - Google Patents
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JP3608587B2 - Linear interpolation method - Google Patents

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JP3608587B2 JP06316996A JP6316996A JP3608587B2 JP 3608587 B2 JP3608587 B2 JP 3608587B2 JP 06316996 A JP06316996 A JP 06316996A JP 6316996 A JP6316996 A JP 6316996A JP 3608587 B2 JP3608587 B2 JP 3608587B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボモータによってX,Y軸を駆動しポイント・ツー・ポイント(PTP)の位置決めを行うXYプロッタなどの制御方法に関し、特に、定周期スキャン方法によるコントローラを使用し、サーボモータの加減速区間も含めて一直線の軌跡が得られる直線補間方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
XYプロッタには、X軸、Y軸ともにステップモータを用い、ステップモータを駆動するパルスの数によるオープンループの制御を行っているものもあるが、用途や大きさ、要求される性能によっては、X軸、Y軸のそれぞれごとにサーボモータを備えて外部から入力する目標値に応じてこれらサーボモータをクローズループ制御する構成としたものもある。また、多くのXYプロッタでは、図1に示すように、目標位置がXY平面上での点列{P(x,y),i=0,1,2,…}として与えられ、隣接する2点間を直線(移動軌跡L)で結ぶことが要求される。なお、点列で目標位置が与えられるような場合の制御をポイント・ツー・ポイントの制御という。
【0003】
XYプロッタにおいて、目標位置がXY座標値で与えられる場合などX軸とY軸の目標値が分離できる場合には、従来、X軸、Y軸ごとに独立してポイント・ツー・ポイント制御を行うのが一般的である。図2は、定周期スキャン方法によってポイント・ツー・ポイント制御が行われる通常の制御系(1軸分)の構成を示すブロック線図である。サーボモータ3には、位置帰還パルスを発生するパルスジェネレータ4と、コントローラ1からの速度指令Nrefとパルスジェネレータ4からの位置帰還パルスに基づいてサーボモータ3を駆動するサーボドライバ2が接続している。コントローラ1は、定周期スキャン方法によるデジタル制御を実現するものであって、位置帰還パルスを計数して位置フィードバックとして出力するカウンタ13と、目標位置xに応じて各スキャンごとの位置指令x(n)を発生する位置パターン発生器14と、位置フィードバックと位置指令x(n)との位置偏差を算出する減算器10と、減算器10が出力する位置偏差に位置制御ゲインKを乗算する乗算器11と、乗算器11の出力を上述の速度指令Nrefとして出力するためのD/A変換器12とによって、構成されている。
【0004】
位置パターン発生器14は、目標位置xが入力するとともに、図2に示すような所望の速度パターンとなるように、加速時間(0から100%速度に到達する時間)、減速時間(100%速度から0になる時間)、定常移動速度(加速完了時から減速開始時までの一定速度で動いているときの速度)が設定され、これらの入力値、設定値に対応する位置パターンを発生する。そして、コントローラ1でのスキャン時間ごとの位置パターンの値がスキャン時間ごとの位置指令x(n)となる。こうして得られた位置指令x(n)は、減算器10によって位置フィードバックと突き合わされ、その結果生ずる位置偏差を0にするように、コントローラ1によって位置制御が行われる。
上述したような制御系をX軸とY軸に用意し、予め準備された目標位置群から得られる位置決めサイクルごとの目標位置指令x,yに対して、それぞれ位置決め制御を行うことにより、XYプロッタなどの動きを実現することができる。図3はこのように構成した従来のXY軸位置決めシステムの構成を示している。なお、図面において、添え字1はX軸に対応し、添え字2はY軸に対応することを表わしている。また、各位置決めサイクルでの目標位置は、目標位置データ20として与えられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
図3に示す位置決めシステムにおいて、位置パターン発生器14,14には、それぞれ、対応する軸に対する加速時間、減速時間及び定常移動速度が与えられる。ここで、Δx=x−xm−1、Δy=y−ym−1とすると、X軸及びY軸のそれぞれに与えられる加速時間、減速時間及び定常移動速度を、軸によらずに同一の値とすると、|Δx|=|Δy|であれば、加速完了時間と減速開始時間が、それぞれ、X軸とY軸で一致するため、図1に示すように、動き始めから位置決め完了まで一直線の移動軌跡が得られる。しかしながら、|Δx|≠|Δy|の場合には、X軸とY軸とで加速完了時間と減速開始時間がそれぞれずれるため、一直線の軌跡を描くことができなくなる。|Δx|≠|Δy|であっても一直線の軌跡を得るためには、位置決めサイクルごとに、|Δx|,|Δy|に比例して各軸の定常移動速度を設定し、|Δx|,|Δy|に反比例させて加速時間や減速時間を設定すればよいが、X軸とY軸の間で加減速時間が整数比でなかったり、設定分解能などの理由によって、加速時間や減速時間の設定を正確に行なえない場合が多い。そのため加速時間、減速時間に誤差が生じ、この誤差のために一直線の軌跡からずれることになる。したがって、位置決めサイクルごとの目標位置間で直線軌跡が要求される場合には、結局、上述したような方法では所望の結果が得られないことになる。
【0006】
本発明の目的は、目標位置群が与えられたときに、過大加速度を伴うことなく、各目標位置間を正確に一直線の軌跡で描くことができる直線補間方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の直線補間方法は、定周期スキャン方法を用いてX軸及びY軸をサーボ駆動するXYプロッタに関し、直前の位置決めサイクルでの目標位置Pm-1(xm-1,ym-1)から今回の位置決めサイクルでの目標位置Pm(xm,ym)への位置決め制御を行う際の直線補間方法において、前記X軸及びY軸方向の移動距離Δxm,Δymを、それぞれ、Δxm=xm−xm-1,Δym=ym−ym-1で定義し、前記直前の位置決めサイクルでの目標位置と前記今回の位置決めサイクルでの目標位置から位置パターンを生成し、スキャンごとに、前記位置パターンから得られる前記X軸についての位置指令x(n)に対して前回のスキャン時の位置指令値x(n−1)との差分δx(n)を微分回路によって求め、積分回路によって前記X軸およびY軸方向の移動距離の比Δym/Δxmを前記差分δx(n)に乗じて積分し、加算器によって該積分値を前記直前の位置決めサイクルでのY座標の目標値ym-1に加算して前記Y軸についての位置指令y(n)を取得し、前記各位置指令x(n),y(n)をもとに、時々刻々、前記X軸及びY軸の位置制御を実行することにより、一直線の軌跡を得る。
【0008】
本発明において、X軸及びY軸の定め方は任意であって、原点から右方向をX軸、原点から上方向をY軸とするものに、限定されるものではない。例えば、原点から右方向をY軸、原点から上方向をX軸と定めてもよい。ただし、過大加速度の発生を防ぐために、請求項1に記載の発明では、|Δx|≧|Δy|となるようにX軸、Y軸を選ぶことが好ましい。この観点から、請求項2に記載の発明では、|Δx|≧|Δy|であるか、|Δx|<|Δy|であるかに応じて、X軸とY軸に対する処理の内容を入れ換えている。
また、位置パターンとしては、所定の速度パターンにすべく、加速時間、減速時間及び定常移動速度を設定して得られるものを用いることが好ましい。
以下、本発明の原理について説明する。
【0009】
図1に示すような点Pm−1から点Pへの位置決めにおいて、一直線の軌跡を描かせるためのX,Y軸に対する理想的な速度指令と位置指令の関係を図4に示す。位置決めの1サイクル中のあらゆる時刻において、X軸に対する速度指令Nの値AとY軸に対する速度指令Nの値Bが、A:B=Δx:Δyの関係を有するようにする。すると、それらの積分値である位置指令においても、X,Y軸の位置指令値C,Dについて、C:D=Δx:Δyが成立する。そこで、スキャンごとに、例えばX軸についての位置パターンから位置指令x(n)をサンプリングし、前回のスキャン時の位置指令値との差分δx(n)を求め、各軸方向の移動距離の比Δy/Δxを差分δx(n)に乗じて積分する。すると、1サイクル内あらゆる時刻において、X軸方向の移動量に対してΔy/Δxの比を持ったY軸方向の移動量が求められることになる。ここで移動量とは、前のサイクルでの目標値(xm−1,ym−1)からの差をいう。このようにしてY軸方向の移動量が求められたら、直前のサイクルでのY座標の目標値ym−1に加算することによって、今回のサイクルでの時々刻々のY軸についての位置指令y(n)が得られることになる。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について説明する。図5は、本発明の実施の一形態の直線補間方法に基づく、X,Y軸制御系の構成を示すブロック線図である。X軸に対応するサーボモータ31とY軸に対応するサーボモータ32が設けられており、各サーボモータ31,32には、それぞれ、位置帰還パルスを発生するパルスジェネレータ41,42と、コントローラ1からの速度指令Nref1,Nref2と各パルスジェネレータ41,42からの位置帰還パルスに基づいてサーボモータ31,32を駆動するサーボドライバ2が接続している。コントローラ1は、定周期スキャン方法によるデジタル制御を実現するものであって、各軸の位置帰還パルスを計数して位置フィードバックとしてそれぞれ出力するカウンタ131,132と、各軸の位置フィードバックと位置指令x(n),y(n)との位置偏差をそれぞれ算出する減算器101,102と、減算器101,102が出力する位置偏差に位置制御ゲインKp1,Kp2をそれぞれ乗算する乗算器111,112と、各乗算器111,112の出力を各軸の速度指令Nref1,Nref2としてそれぞれ出力するためのD/A変換器121,122を備えている。さらにコントローラ1には、X軸についての目標値xmが入力してスキャンごとに位置指令x(n)を出力する位置パターン発生器14と、この位置指令x(n)と前回のスキャンのときの位置指令値x(n−1)との差分δx(n)を算出する微分回路21と、移動距離の比Δym/Δxmを差分δx(n)に乗じて積分する積分回路24と、積分回路24から出力される積分値I(n)を前回の位置決めサイクルでのY軸の目標値ym-1に加算してY軸についての位置指令y(n)とする加算器25を備えている。微分回路21には、前回のスキャン時の位置指令を保持するための遅延素子22と、位置指令x(n)から前回のスキャン時の位置指令x(n−1)を差し引く減算器23とが、含まれている。
【0011】
積分回路24では、Δy/Δxであらわされるように、割り算を含む積分計算を行っているが、わずかの丸め誤差も生じないようにするため、下記のような余り補正処理を施した整数型演算を行うものとする。ただし、「→」は格納命令を表わし、「MOD」は余りを求める命令を表わしている。
【0012】
【数1】

Figure 0003608587
すなわち、式(1)のΔxで割ることによる余りBを、次のスキャンで式(1)の演算に再度含めることにより、余りによる丸め誤差が全く生じない。なお、これは整数型積分演算を行う際の常套手段である。
【0013】
このコントローラ1では、位置パターン発生器14にX座標の目標値xmを与え、所定の速度パターンにすべく、加速時間、減速時間及び定常移動速度を位置パターン発生器14に設定して、X軸についての位置パターンを生成する。そして、スキャンごとに、微分回路21によって、位置パターンから求められた位置指令x(n)から1スキャン前の値x(n−1)を減算して位置指令の増分値(差分値)δx(n)を算出し、積分回路24によって、増分値δx(n)にΔym/Δxmの比率を乗じて積分すると、X軸方向の移動量x(n)−xm-1に対応したY軸方向の移動量y(n)−ym-1が積分値I(n)として求められることになる。この積分値I(n)を加算器25によって、直前のサイクルの目標値ym-1に加算することにより、各スキャンごとのY軸についての位置指令y(n)が算出される。上述したように、移動量の比x(n)−xm-1:y(n)−ym-1は、Δxm:Δymに等しく、このようなx(n),y(n)を用いることにより、一直線の軌跡を描かせることが可能になっている。
【0014】
なお、上述した処理を|Δxm|≧|Δym|の場合に行えば、X軸の加減速度以下に、Y軸の加減速度を抑えることができる。したがって、過大加速度を防ぐ観点から、図5に示すようにX軸の目標値xmから位置指令y(n)を生成するのは|Δxm|≧|Δym|の場合とし、|Δxm|<|Δym|の場合には、図6に示すように、Y軸の目標値ymからX軸の位置指令x(n)を求めるようにすることが好ましい。図6に示すコントローラ1は、図5に示すものと同様のものであるが、位置パターン発生器14、微分回路21、積分回路24及び加算器25の配置がX軸とY軸に関して入れ替わっており、xmとym m-1 とym-1、x(n)とy(n)、ΔxmとΔym、δx(n)とδy(n)が相互に入れ替わった構成となっている。XYプロッタなどでは、|Δxm|と|Δym|の大小関係は随時変化し得るものであるから、コントローラ1としては、|Δxm|と|Δym|の大小関係に応じて図5の構成によって制御を行うか図6の構成によって制御を行うかを自動的に切り替えるようなものを使用することが望ましい。定周期スキャン方法によるデジタル制御を行うコントローラは一般にソフトウェアで実現されるから、このような自動的な切り替えを行える構成とすることは容易である。
【0015】
以上説明したようにして、各位置決めサイクルにおいて、正確に一直線の軌跡を描く位置指令を生成することが可能になり、これをもとに各軸の剛性の高い位置制御を実施すれば、一直線軌跡を実現できることになる。
【0016】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、X軸とY軸の一方の位置指令を位置パターンから求め、位置決めサイクルごとの移動距離の比に基づいた積分演算を行って他方の位置指令を算出することにより、各位置決めサイクルにおいて過大加速度を伴わずに、自動的に、正確な一直線の軌跡を描く制御系を実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】ポイント・ツー・ポイント制御による位置決めを説明する図である。
【図2】ポイント・ツー・ポイント制御による通常の位置決め制御系を示すブロック線図である。
【図3】従来のXY軸位置決めシステムの構成を示すブロック線図である。
【図4】一直線の軌跡を描かせるときの各軸の速度指令と位置指令との関係を示すグラフである。
【図5】本発明の実施の一形態の直線補間方法(|Δx|≧|Δy|の場合)が適用されるXY軸位置決めシステムの構成を示すブロック線図である。
【図6】本発明の実施の一形態の直線補間方法(|Δx|<|Δy|の場合)が適用されるXY軸位置決めシステムの構成を示すブロック線図である。
【符号の説明】
1 コントローラ
2,2,2 サーボドライバ
3,3,3 サーボモータ
4,4,4 パルスジェネレータ
10,10,10,23 減算器
11,11,11 乗算器
12,12,12 D/A変換器
13,13,13 カウンタ
14,14,14 位置パターン発生器
20 目標位置データ
21 微分回路
22 遅延素子
24 積分回路
25 加算器
,Kp1,Kp2 位置制御ゲイン
x(n),y(n) スキャンごとの位置指令
δx(n),δy(n) 位置指令の増分値[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control method such as an XY plotter that drives a X- and Y-axis by a servomotor to perform point-to-point (PTP) positioning, and in particular, uses a controller based on a periodic scan method to add a servomotor. The present invention relates to a linear interpolation method capable of obtaining a straight track including a deceleration section.
[0002]
[Prior art]
Some XY plotters use step motors for both the X and Y axes and perform open loop control based on the number of pulses that drive the step motor, but depending on the application, size, and required performance, There is a configuration in which a servo motor is provided for each of the X-axis and the Y-axis, and the servo motors are closed-loop controlled according to a target value input from the outside. In many XY plotters, as shown in FIG. 1, the target position is given as a point sequence {P i (x i , y i ), i = 0, 1, 2,. It is required to connect two adjacent points with a straight line (movement locus L). Note that control in the case where a target position is given by a point sequence is referred to as point-to-point control.
[0003]
In the XY plotter, when the target value of the X axis and the Y axis can be separated, such as when the target position is given by an XY coordinate value, conventionally, point-to-point control is performed independently for each of the X axis and the Y axis. It is common. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a normal control system (for one axis) in which point-to-point control is performed by the fixed scan method. Connected to the servo motor 3 are a pulse generator 4 that generates a position feedback pulse, and a servo driver 2 that drives the servo motor 3 based on the speed command N ref from the controller 1 and the position feedback pulse from the pulse generator 4. Yes. The controller 1 is intended to realize a digital control by periodic scanning method, a counter 13 for outputting a position feedback by counting the position feedback pulse, the target position x according to the m position command x for each scan ( a position pattern generator 14 for generating n), multiplies the subtractor 10 for calculating a position deviation between a position feedback and position command x (n), the position control gain K p to the position deviation of the subtracter 10 outputs The multiplier 11 and the D / A converter 12 for outputting the output of the multiplier 11 as the speed command N ref described above are configured.
[0004]
Position pattern generator 14, together with the target position x m is input, such that the desired speed pattern as shown in FIG. 2, (time to reach from 0 to 100% speed) acceleration time, deceleration time (100% The time from the speed to zero) and the steady movement speed (speed when moving at a constant speed from the completion of acceleration to the start of deceleration) are set, and position patterns corresponding to these input values and set values are generated. . The value of the position pattern for each scan time in the controller 1 becomes the position command x (n) for each scan time. The position command x (n) obtained in this way is matched with the position feedback by the subtracter 10, and the position control is performed by the controller 1 so that the resulting position deviation is zero.
Providing a control system as described above the X-axis and Y-axis, the target position command x m of each positioning cycle obtained from the previously prepared target position group for y m, by performing each positioning control, Movements such as an XY plotter can be realized. FIG. 3 shows a configuration of a conventional XY axis positioning system configured as described above. In the drawing, the subscript 1 corresponds to the X axis, and the subscript 2 represents the Y axis. The target position in each positioning cycle is given as target position data 20.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the positioning system shown in FIG. 3, each of the position pattern generators 14 1 and 14 2 is given an acceleration time, a deceleration time, and a steady moving speed with respect to the corresponding axis. Here, assuming that Δx m = x m −x m−1 and Δy m = y m −y m−1 , the acceleration time, deceleration time and steady movement speed given to the X axis and Y axis, respectively, However, if | Δx m | = | Δy m |, since the acceleration completion time and the deceleration start time coincide with each other on the X axis and the Y axis, respectively, as shown in FIG. A straight movement trajectory is obtained from the start of movement to the completion of positioning. However, in the case of | Δx m | ≠ | Δy m |, since the acceleration completion time and the deceleration start time are different from each other on the X axis and the Y axis, it is impossible to draw a straight line locus. In order to obtain a linear trajectory even if | Δx m | ≠ | Δy m |, the steady movement speed of each axis is set in proportion to | Δx m | and | Δy m | Acceleration / deceleration time may be set in inverse proportion to | Δx m | and | Δy m |, but acceleration / deceleration time is not an integer ratio between the X axis and Y axis, or for reasons such as setting resolution, In many cases, the acceleration time and deceleration time cannot be set accurately. For this reason, an error occurs in the acceleration time and the deceleration time, and this error causes a deviation from the straight line locus. Therefore, when a linear trajectory is required between target positions for each positioning cycle, a desired result cannot be obtained by the method described above.
[0006]
An object of the present invention is to provide a linear interpolation method capable of accurately drawing a straight line between target positions without excessive acceleration when a target position group is given.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Linear interpolation method of the present invention related to an XY plotter for servo-driving the X-axis and Y-axis with the periodic scan method, the target position in the immediately preceding positioning cycle P m-1 (x m- 1, y m target position in the current positioning cycle from -1) P m (x m, in the linear interpolation method for performing a positioning control to y m), the moving distance [Delta] x m of the X-axis and Y-axis direction, the [Delta] y m Are defined as Δx m = x m −x m−1 and Δy m = y m −y m−1 , respectively, and a position pattern from the target position in the previous positioning cycle and the target position in the current positioning cycle. generate, for each scan, a difference .delta.x (n) between the position position command value at the time of the previous scan with respect to the position command x for the X-axis obtained from the pattern (n) x (n-1 ) determined by the differentiating circuit, the moving distance of the X-axis and Y-axis direction by the integration circuit The ratio Δy m / Δx m integrated by multiplying the difference δx (n), for the Y-axis by adding the the integrating value to the target value y m-1 Y coordinate in the immediately preceding positioning cycle by adder The position command y (n) is obtained, and the position control of the X axis and the Y axis is executed from time to time based on the position commands x (n) and y (n). Get.
[0008]
In the present invention, the method of determining the X axis and the Y axis is arbitrary and is not limited to the X axis in the right direction from the origin and the Y axis in the upward direction from the origin. For example, the right direction from the origin may be defined as the Y axis, and the upward direction from the origin may be defined as the X axis. However, in order to prevent occurrence of excessive acceleration, in the invention described in claim 1, it is preferable to select the X axis and the Y axis so that | Δx m | ≧ | Δy m |. From this point of view, in the invention described in claim 2, the processing for the X axis and the Y axis depends on whether | Δx m | ≧ | Δy m | or | Δx m | <| Δy m |. The contents have been changed.
Further, as the position pattern, it is preferable to use a position pattern obtained by setting an acceleration time, a deceleration time, and a steady movement speed so as to obtain a predetermined speed pattern.
Hereinafter, the principle of the present invention will be described.
[0009]
FIG. 4 shows an ideal relationship between the speed command and the position command for the X and Y axes for drawing a straight locus in the positioning from the point P m−1 to the point P m as shown in FIG. The value A of the speed command N x for the X axis and the value B of the speed command N y for the Y axis have a relationship of A: B = Δx m : Δy m at every time in one positioning cycle. Then, in the position command that is an integral value thereof, C: D = Δx m : Δy m holds for the position command values C and D on the X and Y axes. Therefore, for each scan, for example, the position command x (n) is sampled from the position pattern for the X axis, the difference δx (n) from the position command value at the previous scan is obtained, and the ratio of the movement distance in each axis direction The difference δx (n) is multiplied by Δy m / Δx m and integrated. Then, at any time within one cycle, a movement amount in the Y-axis direction having a ratio of Δy m / Δx m with respect to the movement amount in the X-axis direction is obtained. Here, the moving amount refers to a difference from the target value (x m−1 , y m−1 ) in the previous cycle. When the amount of movement in the Y-axis direction is obtained in this way, the position command y for the Y-axis at every moment in the current cycle is added to the target value ym -1 of the Y-coordinate in the previous cycle. (N) is obtained.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the X and Y axis control system based on the linear interpolation method according to the embodiment of the present invention. A servo motor 3 1 corresponding to the X axis and a servo motor 3 2 corresponding to the Y axis are provided, and each servo motor 3 1 , 3 2 has a pulse generator 4 1 , 4 that generates a position feedback pulse, respectively. 2, the servo driver 2 is connected to drive the servo motor 3 1, 3 2 based speed command N ref1, N ref2 from the controller 1 to the position feedback pulse from the pulse generator 4 1, 4 2. The controller 1 is intended to realize a digital control by periodic scanning method, a counter 13 1, 13 2 to output as position feedback by counting the position feedback pulse of each axis, and position feedback of each axis position Subtractors 10 1 and 10 2 for calculating position deviations from commands x (n) and y (n), respectively, and position control gains K p1 and K p2 are added to the position deviations output by subtracters 10 1 and 10 2 , respectively. Multipliers 11 1 and 11 2 for multiplication, and D / A converters 12 1 and 12 2 for outputting the outputs of the multipliers 11 1 and 11 2 as speed commands N ref1 and N ref2 for the respective axes, respectively. ing. More controller 1, a position pattern generator 14 for outputting a position command x (n) for each scanned target value x m is the input of the X-axis, and when the last scan the position command x (n) A differential circuit 21 for calculating a difference δx (n) with respect to the position command value x (n−1) , an integration circuit 24 for multiplying the difference δx (n) by the moving distance ratio Δy m / Δx m and integrating. An adder 25 is provided which adds the integrated value I (n) output from the integrating circuit 24 to the Y-axis target value ym -1 in the previous positioning cycle to obtain a position command y (n) for the Y-axis. ing. The differentiating circuit 21 includes a delay element 22 for holding a position command at the previous scan, and a subtractor 23 for subtracting the position command x (n−1) at the previous scan from the position command x (n). ,include.
[0011]
In the integration circuit 24, integral calculation including division is performed as represented by Δy m / Δx m , but in order to prevent a slight rounding error, an integer type subjected to the following remainder correction processing is performed. An operation is to be performed. However, “→” represents a storing instruction, and “MOD” represents an instruction for obtaining a remainder.
[0012]
[Expression 1]
Figure 0003608587
That is, the remainder B by dividing by [Delta] x m of formula (1), by including again the calculation of formula (1) in the next scan, it does not occur at all rounding errors due to too. This is a conventional means for performing integer type integral operation.
[0013]
In this controller 1, the target value xm of the X coordinate is given to the position pattern generator 14, the acceleration time, the deceleration time, and the steady movement speed are set in the position pattern generator 14 to obtain a predetermined speed pattern, and the X axis Generate a position pattern for. Then, for each scan, the differential circuit 21 subtracts the value x (n−1) from the previous scan from the position command x (n) obtained from the position pattern to increment the position command increment value (difference value) δx ( n) is calculated and integrated by multiplying the increment value δx (n) by the ratio Δym / Δxm by the integration circuit 24, the Y-axis direction corresponding to the movement amount x (n) −xm−1 in the X-axis direction is obtained. The movement amount y (n) -ym-1 is obtained as the integral value I (n). By adding this integrated value I (n) to the target value ym-1 of the immediately preceding cycle by the adder 25, a position command y (n) for the Y axis for each scan is calculated. As described above, the ratio x (n) −xm−1: y (n) −ym−1 of the movement amount is equal to Δxm: Δym, and by using such x (n), y (n) It is possible to draw a straight locus.
[0014]
If the above-described processing is performed when | Δx m | ≧ | Δy m |, the acceleration / deceleration of the Y axis can be suppressed below the acceleration / deceleration of the X axis. Therefore, from the viewpoint of preventing excessive acceleration, as shown in FIG. 5, the position command y (n) is generated from the X-axis target value x m when | Δx m | ≧ | Δy m |, and | Δx m In the case of | <| Δy m |, it is preferable to obtain the X-axis position command x (n) from the Y-axis target value y m as shown in FIG. The controller 1 shown in FIG. 6 is the same as that shown in FIG. 5, but the arrangement of the position pattern generator 14, the differentiation circuit 21, the integration circuit 24, and the adder 25 is interchanged with respect to the X axis and the Y axis. , X m and y m , x m−1 and y m−1 , x (n) and y (n), Δx m and Δy m , δx (n) and δy (n) are interchanged. ing. In an XY plotter or the like, the magnitude relationship between | Δx m | and | Δy m | can be changed at any time. Therefore, the controller 1 in FIG. 5 corresponds to the magnitude relationship between | Δx m | and | Δy m | It is desirable to use a device that automatically switches between control according to the configuration and control according to the configuration of FIG. Since a controller that performs digital control by the periodic scan method is generally realized by software, it is easy to adopt a configuration that can perform such automatic switching.
[0015]
As described above, in each positioning cycle, it is possible to generate a position command that accurately draws a straight line trajectory. Based on this, if position control with high rigidity of each axis is performed, a straight line trajectory is generated. Can be realized.
[0016]
【The invention's effect】
As described above, the present invention obtains one position command for the X-axis and the Y-axis from the position pattern, calculates the other position command by performing an integration operation based on the ratio of the movement distance for each positioning cycle. There is an effect that it is possible to realize a control system that automatically draws an accurate straight line trajectory without excessive acceleration in each positioning cycle.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating positioning by point-to-point control.
FIG. 2 is a block diagram showing a normal positioning control system based on point-to-point control.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a conventional XY axis positioning system.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a speed command and a position command for each axis when a straight locus is drawn.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an XY axis positioning system to which a linear interpolation method (in the case of | Δx m | ≧ | Δy m |) according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of an XY axis positioning system to which a linear interpolation method (in the case of | Δx m | <| Δy m |) according to an embodiment of the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
1 controller 2, 2 1 , 2 2 servo driver 3, 3 1 , 3 2 servo motor 4, 4 1 , 4 2 pulse generator 10, 10 1 , 10 2 , 23 subtractor 11, 11 1 , 11 2 multiplier 12 , 12 1, 12 2 D / A converter 13 1, 13 2 counters 14, 14 1, 14 2 position pattern generator 20 the target position data 21 differentiating circuit 22 the delay element 24 integrating circuit 25 adders K p, K p1 , K p2 Position control gain x (n), y (n) Position command δx (n), δy (n) increment value for each scan

Claims (3)

定周期スキャン方法を用いてX軸及びY軸をサーボ駆動するXYプロッタに関し、直前の位置決めサイクルでの目標位置Pm-1(xm-1,ym-1)(m:自然数)から今回の位置決めサイクルでの目標位置Pm(xm,ym)への位置決め制御を行う際の直線補間方法において、
前記X軸及びY軸方向の移動距離Δxm,Δymを、それぞれ、Δxm=xm−xm-1,Δym=ym−ym-1で定義し、
前記直前の位置決めサイクルでの目標位置と前記今回の位置決めサイクルでの目標位置から位置パターンを生成し、
スキャンごとに、前記位置パターンから得られる前記X軸についての位置指令x(n)(n:自然数)に対して前回のスキャン時の位置指令値x(n-1)との差分δx(n)を微分回路によって求め、積分回路によって前記X軸及びY軸方向の移動距離の比Δym/Δxmを前記差分δx(n)に乗じて積分し、加算器によって該積分値を前記直前の位置決めサイクルでのY座標の目標値ym-1に加算して前記Y軸についての位置指令y(n)を取得し、前記各位置指令x(n),y(n)をもとに、時々刻々、前記X軸及びY軸の位置制御を実行することにより、一直線の軌跡を得ることを特徴とする直線補間方法。
And about the XY plotter for servo-driving the X-axis and Y-axis with the periodic scan method, the target position in the immediately preceding positioning cycle P m-1 (x m- 1, y m-1) (m: natural number) In the linear interpolation method when performing positioning control from to the target position P m (x m , y m ) in the current positioning cycle,
The moving distance [Delta] x m of the X-axis and Y-axis direction, the [Delta] y m, respectively, defined by Δx m = x m -x m- 1, Δy m = y m -y m-1,
A position pattern is generated from the target position in the previous positioning cycle and the target position in the current positioning cycle,
For each scan, the position command x for the X-axis obtained from the position pattern (n): position command value at the time of the previous scan on (n is a natural number) x (n-1) difference between .delta.x (n) Is obtained by a differentiating circuit , integrated by multiplying the difference δx (n) by the ratio Δy m / Δx m of the movement distance in the X-axis and Y-axis directions by an integrating circuit, and the integrated value is integrated by the adder. and added to the target value y m-1 Y coordinate of a cycle to acquire the position command y (n) for the Y axis, the respective position command x (n), based on the y (n), sometimes A linear interpolation method characterized in that a linear trajectory is obtained by executing the position control of the X axis and the Y axis every moment.
定周期スキャン方法を用いてX軸及びY軸をサーボ駆動するXYプロッタに関し、直前の位置決めサイクルでの目標位置Pm-1(xm-1,ym-1) (m:自然数)から今回の位置決めサイクルでの目標位置Pm(xm,ym)への位置決め制御を行う際の直線補間方法において、
前記X軸及びY軸方向の移動距離Δxm,Δymを、それぞれ、Δxm=xm−xm-1,Δym=ym−ym-1で定義し、
|Δxm|≧|Δym|の場合には、
前記直前の位置決めサイクルでの目標位置と前記今回の位置決めサイクルでの目標位置から前記X軸についての位置パターンを生成し、
スキャンごとに、前記位置パターンから得られる前記X軸についての位置指令x(n) (n:自然数)に対して前回のスキャン時の位置指令値x(n-1)との差分δx(n)を微分回路によって求め、積分回路によって前記X軸及びY軸方向の移動距離の比Δym/Δxmを前記差分δx(n)に乗じて積分し、加算器によって該積分値を前記直前の位置決めサイクルでのY座標の目標値ym-1に加算して前記Y軸についての位置指令y(n)を取得し、前記各位置指令x(n),y(n)をもとに、時々刻々、前記X軸及びY軸の位置制御を実行し、
|Δxm|<|Δym|の場合には、
前記直前の位置決めサイクルでの目標位置と前記今回の位置決めサイクルでの目標位置から前記Y軸についての位置パターンを生成し、
スキャンごとに、前記位置パターンから得られる前記Y軸についての位置指令y(n)に対して前回のスキャン時の位置指令値y(n-1)との差分δy(n)を前記微分回路によって求め、前記積分回路によって前記X軸及びY軸方向の移動距離の比Δxm/Δymを前記差分δy(n)に乗じて積分し、前記加算器によって該積分値を前記直前の位置決めサイクルでのX座標の目標値xm-1に加算して前記X軸についての位置指令x(n)を取得し、前記各位置指令x(n),y(n)をもとに、時々刻々、前記X軸及びY軸の位置制御を実行することにより、一直線の軌跡を得ることを特徴とする直線補間方法。
And about the XY plotter for servo-driving the X-axis and Y-axis with the periodic scan method, the target position in the immediately preceding positioning cycle P m-1 (x m- 1, y m-1) (m: natural number) In the linear interpolation method when performing positioning control from to the target position P m (x m , y m ) in the current positioning cycle,
The moving distance [Delta] x m of the X-axis and Y-axis direction, the [Delta] y m, respectively, defined by Δx m = x m -x m- 1, Δy m = y m -y m-1,
If | Δx m | ≧ | Δy m |
Generates a position pattern for the X-axis from the target position at the target position and the current positioning cycle in the immediately preceding positioning cycle,
For each scan, the position command x for the X-axis obtained from the position pattern (n): position command value at the time of the previous scan on (n is a natural number) x (n-1) difference between .delta.x (n) Is obtained by a differentiating circuit , integrated by multiplying the difference δx (n) by the ratio Δy m / Δx m of the movement distance in the X-axis and Y-axis directions by an integrating circuit, and the integrated value is integrated by the adder. and added to the target value y m-1 Y coordinate of a cycle to acquire the position command y (n) for the Y axis, the respective position command x (n), based on the y (n), sometimes The position control of the X axis and the Y axis is executed every moment,
If | Δx m | <| Δy m |
Generates a position pattern for the Y-axis from the target position at the target position and the current positioning cycle in the immediately preceding positioning cycle,
For each scan, by the differentiation circuit differential .delta.y (n) with the obtained from the position pattern Y position command value at the time of the previous scan with respect to the position command y (n) for the axis y (n-1) determined, wherein a ratio Δx m / Δy m of moving distance of the X-axis and Y-axis direction by integrating by multiplying the difference .delta.y (n) by the integrating circuit, the integrating component value by the adder in the immediately preceding positioning cycle of was added to the target value x m-1 of X-coordinate to get the position command x (n) for the X axis, the respective position command x (n), based on the y (n), moment to moment, A linear interpolation method characterized in that a linear trajectory is obtained by executing position control of the X axis and the Y axis .
前記位置パターンが、所定の速度パターンにすべく、加速時間、減速時間及び定常移動速度を設定して得られるものである請求項1または2に記載の直線補間方法。The linear interpolation method according to claim 1, wherein the position pattern is obtained by setting an acceleration time, a deceleration time, and a steady movement speed so as to obtain a predetermined speed pattern.
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