[发明专利]用于生成或修改凸轮的系统

说明书

技术领域

本发明涉及提供运动控制的工业控制系统，尤其涉及生成用于对运动控制进行编程的电子凸轮的系统。

背景技术

机械凸轮例如可以通过使用具有不规则半径并且附接至旋转轴的凸形轮来将旋转运动转变成周期线性运动。沿着凸形轮的周界移动的从动件根据轴的角度以及当前与该从动件接触的凸形轮的半径来回移动。

现代工业控制系统可以通过将凸轮抽象成凸轮函数或凸轮方程的点的集合来实现凸轮运动。于是，可以通过诸如伺服致动器的替代技术来实现所期望的线性运动而无需机械凸轮。通过创建虚拟凸轮，凸轮式运动的益处是具有预定的并且明确定义的速度、加速度和急动导(加速度的变化率)的形式并且可以经由软件修改来容易地修改这些特性。

存在用于针对新设计生成虚拟凸轮轮廓的多种工具。通常，来自这些工具的轮廓被捕获为例如将轴旋转值与给定线性运动值链接的凸轮轮廓表格中的点的集合。这些复杂的工具非常具体并且不够灵活以满足所有设计的需要。因此，多数设计者具有提供满足其设计需要的能力的附加工具和专有轮廓。因此，开发成功的凸轮轮廓可能非常复杂并且需要专家帮助。

当原始设计者不可用，并且仍现存的仅有信息是用于定义输入到输出的转换的一组点时，凸轮设计中的共同需求是复制和修改现有轮廓的一部分。作为复制的一部分，通常需要修改轮廓的一部分(例如距离或比率)同时保持相同行为(即保持边界状况)。遗憾的是，用于修改设计的常规的工具和算法是不完善的并且经常会使原始轮廓变形。因此，在创建原始轮廓期间使用的附加数学信息需要以重建工程、逆向工程或手动分段(在尝试控制整个轮廓时将轮廓分成许多段)的形式可用。通常，该处理的结果是受限的(不是所有段的所有部分都可以在给定边界内进行缩放)或者是昂贵的(花费大量的时间重新生成原始设计)。

发明内容

本发明提供了一种凸轮开发工具，该凸轮开发工具使得为以各种不同的形式(例如数学方程、凸轮表格或离散采样的关系)表示的现有虚拟凸轮的修改做好准备。该方法将以多种不同的形式表示的凸轮转变成良好特征化的形式(称为“基础轮廓”)。该良好特征化的形式与预先开发的调整关系关联，该预先开发的调整关系描述良好特征化形式的实现凸轮性能的变化所需的参数变化。然后，可以将用于描述凸轮性能的期望变化的凸轮修改指令通过调整关系应用于良好特征化的形式，以输出经修改的凸轮轮廓。

特别地，本发明提供了一种用于生成虚拟凸轮轮廓的方法或设备，其可以接收以多种形式中的任何形式表示的、描述凸轮输出变量和凸轮输入变量的轮廓，其中，凸轮输出变量是凸轮输入变量的函数。将所述轮廓转变成基础轮廓，所述基础轮廓提供将凸轮输出与凸轮输入关联并且具有预定类型的函数参数的函数表达式，其中，所述函数表达式与描述函数参数变化以产生凸轮性能的变化的一组调整关系关联。特别地，基础轮廓是具有调整关系中的多项式系数的多项式，该调整关系描述多项式系数的缩放以用特定方式改变凸轮性能。接收指示凸轮性能的期望变化的凸轮修改指令并且将该凸轮修改指令应用于调整关系以修改函数参数，使得可以输出经修改的特征化轮廓，该经修改的特征化轮廓描述与具有经修改的函数参数的函数式相关的凸轮输入和凸轮输出。

因此，本发明的至少一个实施方式的特征在于提供一种修改现有凸轮轮廓的方法，该方法可以用于多种不同类型的凸轮轮廓表示，包括凸轮表格、封闭型表示以及甚至可以物理测量的机械凸轮。可以通过准备用于通用表示形式的预定义调整关系并将不同的凸轮轮廓表示转变成该通用形式，来针对这些不同类型的凸轮轮廓表示中的每个凸轮轮廓表示获得对凸轮性能的简单修改。

基础轮廓可以是在多个凸轮输出值之间定义的分段数学表示。

因此，本发明的至少一个实施方式的特征在于提供可以由简单的、良好特征化的函数组装出来的任意复杂的基础轮廓，该简单的、良好特征化的函数易于容易地发现预定义的调整关系。

多个凸轮输出值是凸轮轮廓中的零加速度点。

因此，本发明的至少一个实施方式的特征在于提供基础轮廓，该基础轮廓允许对一个段进行局部修改而不影响其他段。

基础轮廓可以是分段多项式样条。

因此，本发明的至少一个实施方式的特征在于使用容易理解的数学形式来提供基础轮廓。

对特征化轮廓的修改可以独立地缩放每个段，然后在缩放之后逐段组合这些段，以提供经修改的特征化轮廓。

因此，本发明的至少一个实施方式的特征在于允许对凸轮轮廓的不同部分进行不同的修改。