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JPS6333167B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6333167B2
JPS6333167B2 JP19985581A JP19985581A JPS6333167B2 JP S6333167 B2 JPS6333167 B2 JP S6333167B2 JP 19985581 A JP19985581 A JP 19985581A JP 19985581 A JP19985581 A JP 19985581A JP S6333167 B2 JPS6333167 B2 JP S6333167B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
trajectory
point
points
line segment
center
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP19985581A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58101303A (en
Inventor
Shigeru Futami
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP19985581A priority Critical patent/JPS58101303A/en
Publication of JPS58101303A publication Critical patent/JPS58101303A/en
Publication of JPS6333167B2 publication Critical patent/JPS6333167B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/41Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は離散的な点列から連続な軌道を発生
する自動位置制御装置の軌道補間法に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a trajectory interpolation method for an automatic position control device that generates a continuous trajectory from a discrete point sequence.

NC工作機械、産業用ロボツトなどの自動位置
制御装置の軌道情報の与え方として、 軌道上の離散的な点列を与える方法(PTP
軌道情報) 軌道を連続的な情報で与える方法(CP軌道
情報) がある。
A method of providing trajectory information for automatic position control devices such as NC machine tools and industrial robots is a method of providing a discrete point sequence on the trajectory (PTP).
Orbit information) There is a method (CP orbit information) that provides the orbit as continuous information.

この両者を比較すると、PTP軌道情報の方が Γ 情報量が格段に少ない Γ 軌道発生が容易 Γ 軌道の一部修正、追加などが容易 Γ 速度設定が容易 など多くの有利な性質がある。 Comparing these two, PTP orbit information is better. Γ The amount of information is much smaller. Easy to generate Γ orbit Partial correction or addition of Γ orbit is easy. Γ Easy speed setting It has many advantageous properties.

しかし、自動位置制御装置で軌道を実際に発生
させるには、最終的には連続な位置指令をサーボ
系に与えることが必要である。
However, in order to actually generate a trajectory with an automatic position control device, it is ultimately necessary to give continuous position commands to the servo system.

したがつて、PTP軌道情報により自動位置制
御装置の軌道を発生させるためには、PTP軌道
情報からCP軌道情報への変換が必要となる。こ
の変換を軌道補間法と呼ぶ。
Therefore, in order to generate a trajectory for the automatic position control device using PTP trajectory information, it is necessary to convert the PTP trajectory information to CP trajectory information. This conversion is called the trajectory interpolation method.

軌道補間法として、従来良く知られているもの
として Γ 折線補間法 Γ 円弧補間法 Γ スプライン関数補間法 がある。これらの軌道補間法の内容と特徴・欠点
を簡単に説明する。
Conventionally well-known trajectory interpolation methods include Γ broken line interpolation, Γ circular interpolation, and Γ spline function interpolation. The content, features, and drawbacks of these trajectory interpolation methods will be briefly explained.

折線補間法は、2点間を直線で補間するもので
あり、軌道補間法として最も簡便なものである。
この補間法によつて得られる軌道は、位置は連続
であるが一次微係数(速度)は一般的には不連続
である。
The broken line interpolation method interpolates between two points using a straight line, and is the simplest trajectory interpolation method.
In a trajectory obtained by this interpolation method, the position is continuous, but the first derivative (velocity) is generally discontinuous.

円弧補間法は、3点間を同一円弧で補間するも
のである。同一円弧上では位置、速度、加速度が
連続であるが一般には2つの円弧の接点では位置
は連続だが一次微係数(速度)は不連続である。
The circular interpolation method interpolates between three points using the same circular arc. Position, velocity, and acceleration are continuous on the same arc, but generally at the point of contact between two arcs, the position is continuous but the first derivative (velocity) is discontinuous.

スプライン関数補間は、離散な点列間をn次の
べき関数で補間するもので、このとき(n−1)
次の微係数までの連続性が保証される。しかし、
スプライン関数計算には軌道全体の点列の情報を
必要とするため、計算量が膨大となり、通常の自
動機械でオンライン的に処理することに適した方
法ではない。
Spline function interpolation interpolates between discrete point sequences using an n-th power function; in this case, (n-1)
Continuity up to the next differential coefficient is guaranteed. but,
Since spline function calculation requires information on the point sequence of the entire trajectory, the amount of calculation is enormous, and it is not a method suitable for online processing with ordinary automatic machines.

本発明は自動位置制御装置においていわゆる輪
郭制御を行う場合に適した軌道補間法で、全軌道
にわたつて位置と一次微係数(速度)が連続であ
る。また、連続する3点とあらかじめ定める指定
曲線情報だけから軌道が発生でき、計算量も多く
ないため、通常の自動機械でオンライン的に処理
するのに適した方法である。本発明の軌道補間法
により発生される軌道は、2点間を結ぶ直線の一
部とあらかじめ定める指定曲線の一部により構成
される。軌道の一部を、あらかじめ定める指定曲
線で構成することは、サーボモータあるいはメカ
ニズムの動特性を考慮できることになるため、現
実的である。以下本発明を図面に示す実施例に基
づいて説明する。第1図は二次元平面内での軌道
発生のブロツク図であり、軌道データから3点
P-1,P,P+1が与えられたとき、P-1〜P〜P+1
間を連続軌道で補間する。このとき、一般に軌道
はいくつかの軌道に分割される。ただし、分割さ
れた軌道については一種の軌道情報(軌道を表わ
す式)により表現できるものとする。
The present invention is a trajectory interpolation method suitable for performing so-called contour control in an automatic position control device, and the position and first-order differential coefficient (velocity) are continuous over the entire trajectory. Furthermore, since a trajectory can be generated from only three consecutive points and predetermined specified curve information, and the amount of calculation is not large, this method is suitable for online processing using ordinary automatic machines. A trajectory generated by the trajectory interpolation method of the present invention is composed of a portion of a straight line connecting two points and a portion of a predetermined designated curve. It is practical to configure a part of the trajectory using a predetermined designated curve because it allows consideration of the dynamic characteristics of the servo motor or mechanism. The present invention will be described below based on embodiments shown in the drawings. Figure 1 is a block diagram of trajectory generation in a two-dimensional plane, and shows three points from trajectory data.
When P -1 , P, P +1 are given, P -1 ~P ~ P +1
Interpolate the interval using a continuous trajectory. At this time, the orbit is generally divided into several orbits. However, the divided orbits can be expressed by a type of orbit information (formula representing the orbit).

分割された軌道に関する情報はメモリ1に格納
され、このメモリから順次1つずつ分割された軌
道情報を取り出し、軌道発生器2に送り、各サー
ボ系3x,3yへの位置指令を発生する。メモリ
1に格納された軌道情報を全て軌道発生器(2)に送
り出すと、新たな軌道データを要求する。
Information regarding the divided trajectories is stored in the memory 1, and the divided trajectory information is sequentially taken out one by one from this memory and sent to the trajectory generator 2, which generates position commands to each servo system 3x, 3y. When all the trajectory information stored in the memory 1 is sent to the trajectory generator (2), new trajectory data is requested.

分割された軌道情報は、 Γ 軌道関数形(直線,円弧,放物線,楕円,ス
パイラル,指数関数,対数関数など) Γ 始点 Γ 終点 Γ 関数形に付随するデータ(中心,焦点など始
点と終点以外に関数形を規定する量) などである。
The divided trajectory information includes: Γ Orbit function form (straight line, arc, parabola, ellipse, spiral, exponential function, logarithmic function, etc.) Γ Start point Γ End point Γ Data accompanying the function form (center, focus, etc. other than the start and end points) (a quantity that specifies a functional form).

二次元の問題については、特公昭53−22225号
公報に記載されたような関数発生器を用いれば、
任意の関数を発生することができる。
For two-dimensional problems, if you use a function generator like the one described in Japanese Patent Publication No. 53-22225,
Any function can be generated.

三次元の問題については、下記の手法が考えら
れる。
For three-dimensional problems, the following methods can be considered.

1 三次元の軌道を直接発生する。1 Direct generation of three-dimensional orbits.

2 座標変換により一旦二次元の問題に変更し、
二次元の問題として軌道を発生し、更にこの発
生された軌道を座標逆変換により三次元の問題
に戻す。
2 Change the problem to a two-dimensional problem by coordinate transformation,
A trajectory is generated as a two-dimensional problem, and the generated trajectory is returned to a three-dimensional problem by inverse coordinate transformation.

上記第1の方法は、軌道が直線と円弧であれば
通常の直線補間、円弧補間により実現できるが、
其の他の関数については直接的な軌道発生は現状
ではできない。(直接的に軌道発生ができればも
ちろんその方がよい) 従つて、一般の関数については、第2の方法を
採ることになる。そのフローチヤートを第2図に
示す。同図において、三次元直交座標系O―
XYZでの軌道データのうち3点P-1,P,P+1
関する情報が与えられたとき、P-1,P,P+1
規定される平面にX′,Y′軸がある座標系O′―
X′Y′,Z′を決定し、前記の座標系O―X,Y,
Zとの座標変換を行う。その座標変換のマトリツ
クスをA(4×4次のマトリツクス)とし、変換
された新しい各点をそれぞれP-1′,P′,P+1′とす
れば下記の関係が成り立つ。
The first method above can be realized by normal linear interpolation or circular interpolation if the trajectory is a straight line or circular arc.
For other functions, direct orbit generation is currently not possible. (Of course, it would be better if the trajectory could be generated directly.) Therefore, for general functions, the second method will be adopted. The flowchart is shown in Figure 2. In the same figure, the three-dimensional orthogonal coordinate system O-
When information about three points P -1 , P, P +1 is given among the orbit data in XYZ, the coordinates where the X' and Y' axes are on the plane defined by P -1 , P, P +1 System O′-
Determine X'Y', Z', and use the coordinate system O-X, Y,
Perform coordinate transformation with Z. Let the matrix of the coordinate transformation be A (a 4×4 matrix), and let the transformed new points be P -1 ′, P ′, and P +1 ′, respectively, and the following relationship holds true.

P-1′=AP-1,P′=AP,P+1′=AP+1この座標系
O′―X′Y′Z′ではZ′=0なる平面上に3点P-1′,
P′,P+1′が存在するので、これらの点に関する軌
道は二次元の軌道データとして取り扱うことがで
き、上記の第1図に示した処理によつて位置指令
x′(t),y′(t)を得ることができる。この位置
指令の逆変換A-1(Aに逆マトリツクス)を行え
ば、O―XYZ座標系での位置指令x(t),y
(t),z(t)を得ことができる。即ち、下記の
関係が成り立つ。
P -1 ′=AP -1 , P′=AP, P +1 ′=AP +1This coordinate system
In O′−X′Y′Z′, there are three points P -1 ′ on the plane where Z′=0,
Since P′ and P +1 ′ exist, the trajectory related to these points can be treated as two-dimensional trajectory data, and the position command can be obtained by the process shown in Figure 1 above.
x'(t) and y'(t) can be obtained. If we perform the inverse transformation A -1 (inverse matrix to A) of this position command, we can obtain the position command x(t), y in the O-XYZ coordinate system.
(t), z(t) can be obtained. That is, the following relationship holds true.

このように、三次元の問題も座標変換及び逆変
換を用いることにより二次元の問題として取り扱
うことができるので、以下簡単のため二次元の問
題について説明を行う。
In this way, a three-dimensional problem can also be treated as a two-dimensional problem by using coordinate transformation and inverse transformation, so for the sake of simplicity, a two-dimensional problem will be explained below.

第3図に半径Rの円弧と直線により発生する本
発明の軌道の幾何学的な関係を示す。
FIG. 3 shows the geometric relationship of the trajectory of the present invention generated by a circular arc of radius R and a straight line.

軌道は次のように構成される。 The orbit is constructed as follows.

P-1〜Q-1:線分-1 -1 Q-1〜S-1:始点Q-1,終点S-1,中心O1半径R
の円弧 S-1〜S+1:始点S-1,終点S+1,中心O2半径R
の円弧 S+1〜Q+1:始点S+1,終点Q+1,中心O3半径R
の円弧 Q+1〜P+1:線分+1 +1 軌道を規定するために必要な点Q-1,Q+1
S-1,S+1,O1,O2,O3は次のように決定される。
P -1 ~ Q -1 : Line segment -1 -1 Q -1 ~ S -1 : Starting point Q -1 , Ending point S -1 , Center O 1 Radius R
Arc S -1 ~ S +1 : Starting point S -1 , End point S +1 , Center O 2 Radius R
Arc S +1 ~ Q +1 : Start point S +1 , end point Q +1 , center O 3 radius R
Arc Q +1 ~ P +1 : Points Q -1 , Q +1 , necessary to define the line segment +1 +1 trajectory
S -1 , S +1 , O 1 , O 2 , and O 3 are determined as follows.

説明を容易にするため第4図に示すベクトル表
示を用いる。3点P-1,P,P+1で規定される平
面上の位置を原点Oからのベクトルとして表す。
For ease of explanation, a vector representation shown in FIG. 4 will be used. The position on the plane defined by the three points P -1 , P, and P +1 is expressed as a vector from the origin O.

P-1,P,P+1はそれぞれP−1―→,P→,P+1

として表される。ここで、 e:線分-1に平行な単位ベクトル f:eと直交する単位ベクトル g:線分+1に平行な単位ベクトル h:fと直交する単位ベクトル i:∠P-1PP+1(≦180゜)2等分線に平行でP-1
P+1の2等分点に向かう単位ベクトル とすると、e〜iは次のように与えられる。ここ
で‖a‖は任意のベクトルaの絶対値、つまり長
さを表すものとする。
P -1 , P, P +1 are P -1 ―→, P→, P +1 ― respectively.

It is expressed as Here, e: Unit vector parallel to line segment -1 f: Unit vector orthogonal to e g: Unit vector parallel to line segment +1 h: Unit vector i orthogonal to f: ∠P -1 PP +1 (≦180゜) Parallel to the bisector and P -1
Assuming that it is a unit vector directed to the bisecting point of P +1 , e~i is given as follows. Here, |a| represents the absolute value of an arbitrary vector a, that is, the length.

e=(P−1―→−P→)/‖P−1―→−P→‖ g=(P+1―→−P→)/‖P+1−P→‖ i=(e+g)/‖e+g‖ 上記e,gをe=(e1,e2),g=(g1,g2)と
成分表示したとき f=(e2,−e1) g=(g2,−g1) となる。 ……(1)式 P−1―→,P→,P+1―→及び単位ベクトルe,
f,
g,h,iを用いて軌道上の点は次のように表さ
れる。
e=(P -1 -→-P→)/‖P -1 -→-P→‖ g=(P +1 -→-P→)/‖P +1 -P→‖ i=(e+g)/‖ e+g‖ When the above e and g are expressed as components e=(e 1 , e 2 ), g=(g 1 , g 2 ) f=(e 2 , −e 1 ) g=(g 2 , −g 1 ) becomes. ...(1) Equation P -1 -→, P→, P +1 -→ and unit vector e,
f,
A point on the orbit is expressed as follows using g, h, and i.

−1―→=P→+R(cosθ+2sinφ)・e O―→=Q−1―→+R・f O―→=P→+R・i S−1―→=1/2(O→1+O―→) Q+1―→=P→+R(cosθ+2sinφ)・g O―→=Q+1―→+R・h S+1―→=1/2(O―→+O―→) ただし θ=1/2∠P-1PP+1(≦90゜), φ=cos-1{1/2(1+sinθ)}(<90゜) …(2)式 従つて、上記の例における軌道発生のフローチ
ヤートは第5図のようになる。即ち、 軌道情報を与える3点P-1,P,P+1及び速
度V-1,V+1(V-1はP-1→Pへの速度、V+1はP
→P+1への速度)が与えられたとき上記(1)式に
より単位ベクトルe,f,g,h,iを計算
し、またθ及びφを計算する。
Q -1 -→=P→+R(cosθ+2sinφ)・e O 1 —→=Q −1 —→+R・f O 2 —→=P→+R・i S −1 −→=1/2(O→ 1 +O 2 -→) Q +1 -→=P→+R (cosθ+2sinφ)・g O 3 —→=Q +1 —→+R・h S +1 —→=1/2 (O 2 —→+O 3 —→) However, θ =1/2∠P -1 PP +1 (≦90°), φ=cos -1 {1/2 (1+sinθ)} (<90°) ...Equation (2) Therefore, the trajectory generation in the above example is The flowchart is shown in Figure 5. In other words, three points P -1 , P, P +1 giving trajectory information and velocities V -1 , V +1 (V -1 is the velocity from P -1 → P, V +1 is P
→P +1 velocity) is given, the unit vectors e, f, g, h, and i are calculated using the above equation (1), and θ and φ are also calculated.

軌道を規定する点Q-1,O1,O2,S-1,Q+1
O3,S+1を上記(2)式を用いベクトル計算によつ
てこの順に求める。
Points defining the orbit Q -1 , O 1 , O 2 , S -1 , Q +1 ,
O 3 and S +1 are determined in this order by vector calculation using equation (2) above.

P-1〜Q-1間の軌道を線分-1 -1上で速度V1
の直線軌道として発生する。
The trajectory between P -1 and Q -1 is the velocity V 1 on the line segment -1 -1
occurs as a straight trajectory.

Q-1〜S-1間の軌道を始点Q-1,終点S-1,中
心O1,速度V1の円弧軌道として発生する。
The trajectory between Q -1 and S -1 is generated as an arcuate trajectory with a starting point Q -1 , an ending point S -1 , a center O 1 , and a velocity V 1 .

S-1〜P間の軌道を始点S-1,終点P,中心
O2,速度V1の円弧軌道として発生する。
The trajectory between S -1 and P is the starting point S -1 , the ending point P, and the center
It occurs as an arcuate trajectory with O 2 and velocity V 1 .

P〜S+1間の軌道を始点P,終点S+1,中心
O2,速度V2の円弧軌道として発生する。
The trajectory between P and S +1 is the starting point P, the ending point S +1 , and the center.
It occurs as an arcuate trajectory with O 2 and velocity V 2 .

S+1〜Q+1間の軌道を始点S+1,終点Q+1,中
心O3,速度V2の円弧軌道として発生する。
A trajectory between S +1 and Q +1 is generated as a circular arc trajectory with a starting point S +1 , an ending point Q +1 , a center O 3 , and a velocity V 2 .

Q+1〜P+1間の軌道を線分+1 +1上で速度V2
の直線軌道として発生する。
The trajectory between Q +1 and P +1 is the velocity V 2 on the line segment +1 +1
occurs as a straight trajectory.

このようにして、直線と円弧により速度まで連
続な軌道を発生することができる。一般的には、
自動位置制御装置に与えられる位置指令は3点以
上であり、これらの点列をPi(i=1,2,3…
…,n)とすると、連続する3点Pi-1,Pi,Pi+1
は、線分+1の中点をサーボ系が通過したとき
にiがインクリメントされ、その更新されたPi-1
とPiを結ぶ線分の中点をP-1,PiをP,PiとPi+1
の中点をP+1とする3点から次の軌道補間のため
のデータが演算され、新たな軌道が発生されるこ
とになる。
In this way, continuous trajectories up to speed can be generated by straight lines and circular arcs. In general,
The position command given to the automatic position control device is three or more points, and the sequence of these points is Pi (i=1, 2, 3...
…, n), three consecutive points Pi -1 , Pi, Pi +1
i is incremented when the servo system passes the midpoint of line segment +1 , and the updated Pi -1
The midpoint of the line segment connecting Pi and Pi is P -1 , Pi is P, Pi and Pi +1
Data for the next trajectory interpolation is calculated from three points with the midpoint of P +1 , and a new trajectory is generated.

なお、上述の実施例においては補間軌道を直線
と円弧により構成したものを示しているが、曲線
としては、放物線、楕円、スパイラル、指数関
数、対数関数などの2次関数あるいは高次関数を
使用することができる。たとえば放物線を用いた
ときは、速度が一次直線、加速度がステツプ関数
になり、3次関数の場合には加速度まで連続とな
る。また、指数関数を用いると、高次微係数まで
連続となる。
In addition, although the above-mentioned example shows an interpolation trajectory composed of straight lines and circular arcs, the curve may be a quadratic or higher-order function such as a parabola, ellipse, spiral, exponential function, or logarithmic function. can do. For example, when a parabola is used, the velocity is a linear straight line and the acceleration is a step function, and in the case of a cubic function, the acceleration is continuous. Furthermore, when an exponential function is used, it becomes continuous up to higher-order differential coefficients.

これらの軌道補間あるいは軌道発生が、デイジ
タル演算装置、デイジタルサーボ系などのデイジ
タル装置の量子化単位以下では軌道は不連続とな
るが、マクロ的には連続であり、この発明ではそ
のような量子化単位以下の不連続性をも連続とし
て取り扱うこととする。
If these trajectory interpolations or trajectory generation are less than the quantization unit of a digital device such as a digital arithmetic device or a digital servo system, the trajectory becomes discontinuous, but from a macroscopic point of view it is continuous, and in this invention, such quantization Discontinuities of less than a unit are also treated as continuity.

上述したように本発明は、離散的な点列とそれ
らの各点に付随する速度データとにより構成され
る軌道情報があらかじめ与えられ、この軌道情報
に基づき、指定された速度で指定された各点を通
過する連続的な軌道を発生する、複数のサーボ軸
を有する自動位置制御装置において、軌道情報か
ら任意の連続する3点P-1,P,P+1が与えられ
たときに 3点P-1,P,P+1をこの順で通り 3点P-1,P,P+1で規定される平面上にあ
り P-1からP+1の間でなめらか(少なくとも一
次の微係数(速度)までが連続)であり 線分-1の間の任意の一点Q-1についてP-1
からQ-1への経路は線分-1 -1であり、Q-1
らPへの経路はQ-1の近傍におけるこの軌道の
曲率中心が2点P-1,Pを通る直線により2分
される領域のうち点P+1が存在しない領域にあ
り、またPの近傍におけるこの軌道の曲率中心
が∠P-1PP+1<180゜である領域内にあり、さら
にQ-1からPの間で唯一つの変曲点を有するも
のであり 線分+1の間の任意の一点について、Pか
らQ+1への経路はPの近傍でこの軌道の曲率中
心が∠P-1PP+1<180゜である領域内にあり、
Q+1の近傍でこの軌道の曲率中心が2点P,
P+1を通る直線により2分される領域のうち点
P-1が存在しない領域内にあり、さらにPから
Q+1の間で唯一つの変曲点を有するものであ
り、Q+1からP+1への経路は線分+1 +1である という条件で示されるような連続軌道で前記の3
点間を補間することを特徴とする自動位置制御装
置の軌道補間方式であるので、下記のような効果
を奏するものである。
As described above, in the present invention, trajectory information consisting of a discrete point sequence and velocity data associated with each point is given in advance, and based on this trajectory information, each specified point is In an automatic position control device that has multiple servo axes and generates a continuous trajectory that passes through points, when three arbitrary consecutive points P -1 , P, P +1 are given from trajectory information, three points It passes through P -1 , P, P +1 in this order, and is on the plane defined by the three points P -1 , P, P + 1.It is smooth between P -1 and P +1 (at least the first-order differential coefficient (speed) is continuous) and P -1 for any point Q -1 between line segment -1
The path from Q -1 to Q -1 is line segment -1 -1 , and the path from Q -1 to P is 2 because the center of curvature of this trajectory in the vicinity of Q -1 is 2 points P -1 and a straight line passing through P. The point P +1 is in the area where it does not exist, and the center of curvature of this trajectory in the vicinity of P is in the area where ∠P -1 PP +1 <180°, and furthermore, from Q -1 It has only one inflection point between P, and for any point between line segment +1 , the path from P to Q +1 is near P and the center of curvature of this trajectory is ∠P -1 PP +1 <180°,
In the vicinity of Q +1 , the center of curvature of this orbit is two points P,
A point in the area bisected by a straight line passing through P +1
is in the region where P -1 does not exist, and further from P
It is a continuous trajectory that has only one inflection point between Q +1 , and the path from Q +1 to P +1 is a line segment +1 +1 .
Since this is a trajectory interpolation method for an automatic position control device that is characterized by interpolating between points, it has the following effects.

輪郭制御を行う場合に適した軌道補間法で、
全軌道にわたつて位置と一次微係数(速度)が
連続である。
A trajectory interpolation method suitable for contour control.
The position and first derivative (velocity) are continuous over the entire trajectory.

連続する3点とあらかじめ定める指定曲線情
報だけから軌道が発生でき、計算量も多くない
ため、通常の自動機械でオンライン的に処理す
るのに適した方法である。
Since a trajectory can be generated from only three consecutive points and predetermined specified curve information, and the amount of calculation is not large, this method is suitable for online processing using ordinary automatic machines.

本発明の軌道補間法により発生される軌道
は、2点間を結ぶ直線の一部とあらかじめ定め
る指定曲線の一部により構成されるので、サー
ボモータあるいはメカニズムの動特性を考慮し
て適当な指定曲線を選定することができる。
The trajectory generated by the trajectory interpolation method of the present invention is composed of a part of a straight line connecting two points and a part of a predetermined specified curve, so it can be specified appropriately by considering the dynamic characteristics of the servo motor or mechanism. A curve can be selected.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る二次元平面での軌道発生
の構成を示すブロツク図、第2図は三次元座標系
でのデータを二次元の問題として処理をする方法
を示すフローチヤート、第3図は直線と円弧によ
り発生する軌道の幾何学的な関係を示す説明図、
第4図は本発明の実施例で用いるベクトル表示の
説明図、第5図は軌道発生の行程を示すフローチ
ヤートである。
Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of trajectory generation on a two-dimensional plane according to the present invention, Fig. 2 is a flowchart showing a method for processing data in a three-dimensional coordinate system as a two-dimensional problem, and Fig. 3 is a flow chart showing a method for processing data in a three-dimensional coordinate system as a two-dimensional problem. The figure is an explanatory diagram showing the geometric relationship of trajectories generated by straight lines and circular arcs,
FIG. 4 is an explanatory diagram of the vector display used in the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a flowchart showing the trajectory generation process.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 離散的な点列とそれらの各点に付随する速度
データとにより構成される軌道情報があらかじめ
与えられ、この軌道情報に基づき、指定された速
度で指定された各点を通過する連続的な軌道を発
生する、複数のサーボ軸を有する自動位置制御装
置において、軌道情報から任意の連続する3点
P-1,P,P+1が与えられたときに下記の条件で
示されるような連続軌道で前記の3点間を補間す
ることを特徴とする自動位置制御装置の軌道補間
方式。 3点P-1,P,P+1をこの順で通り 3点P-1,P,P+1で規定される平面上にあ
り P-1からP+1の間でなめらか(少なくとも一
次の微係数までが連続)であり 線分-1の間の任意の一点Q-1についてP-1
からQ-1への経路は線分-1 -1であり、Q-1
らPへの経路はQ-1の近傍におけるこの軌道の
曲率中心が2点P-1,Pを通る直線により2分
される領域のうち点P+1が存在しない領域にあ
り、またPの近傍におけるこの軌道の曲率中心
が∠P-1PP+1<180゜である領域内にあり、さら
にQ-1からPの間で唯一つの変曲点を有するも
のであり 線分+1の間の任意の一点について、Pか
らQ+1への経路はPの近傍でこの軌道の曲率中
心が∠P-1PP+1<180゜である領域内にあり、
Q+1の近傍でこの軌道の曲率中心が2点P,
P+1を通る直線により2分される領域のうち点
P-1が存在しない領域内にあり、さらにPから
Q+1の間で唯一つの変曲点を有するものであ
り、Q+1からP+1への経路は線分+1 +1である。 2 離散的な3点Pi-1,Pi,Pi+1(i=1,2,
3,……)が軌道データとしてiを順次インクリ
メントしながら与えられるとき、線分-1の中
点をP-1,PiをP,線分+1の中点をP+1とする
特許請求の範囲第1項記載の自動位置制御装置の
軌道補間方式。
[Claims] 1 Trajectory information consisting of a discrete point sequence and velocity data associated with each point is given in advance, and each point designated at a designated velocity is given in advance based on this trajectory information. In an automatic position control device with multiple servo axes that generates a continuous trajectory that passes through the
A trajectory interpolation method for an automatic position control device, characterized in that when P -1 , P, and P +1 are given, interpolation is performed between the three points in a continuous trajectory as shown by the following conditions. It passes through the three points P -1 , P, P +1 in this order. It is on the plane defined by the three points P -1 , P, P +1 and is smooth between P -1 and P +1 (at least of first order). Continuous up to the differential coefficient) , and P -1 for any point Q -1 between line segment -1
The path from Q -1 to Q -1 is line segment -1 -1 , and the path from Q -1 to P is 2 because the center of curvature of this trajectory in the vicinity of Q -1 is 2 points P -1 and a straight line passing through P. The point P +1 is in the area where it does not exist, and the center of curvature of this trajectory in the vicinity of P is in the area where ∠P -1 PP +1 <180°, and furthermore, from Q -1 It has only one inflection point between P, and for any point between line segment +1 , the path from P to Q +1 is near P and the center of curvature of this trajectory is ∠P -1 PP +1 <180°,
In the vicinity of Q +1 , the center of curvature of this orbit is two points P,
A point in the area bisected by a straight line passing through P +1
is in the region where P -1 does not exist, and further from P
It has only one inflection point between Q +1 , and the path from Q +1 to P +1 is line segment +1 +1 . 2 Three discrete points Pi -1 , Pi, Pi +1 (i=1, 2,
3,...) is given as trajectory data while sequentially incrementing i, a patent claim that the midpoint of line segment -1 is P -1 , Pi is P, and the midpoint of line segment +1 is P +1 . A trajectory interpolation method for the automatic position control device according to item 1.
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