用于运行技术系统的方法、装置、控制装置和技术系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于运行技术系统的方法、计算机程序产品、控制装置以及技术系统。
【背景技术】
[0002]在例如工具机床、生产机床或者机器人的技术系统中，机器部件的运动轨迹(Bewegungsprof i I e)取决于另外的机器部件的运动轨迹。
[0003]DE 10 2005 027 437 Al涉及一种用于对机器的可移动的机器部件进行运动引导的方法和控制装置，其中，通过优化规范来确定运动轨迹。
[0004]DE 10 65 422 Al描述了一种用于通过控制程序或者应用程序对灵活的、高价值的盘形凸轮函数(Kurvenscheibenfunkt1n)进行优化的方法和控制装置，其中，盘形凸轮函数被逐段地描述并且没有内插预设的片段。
[0005]现有技术的缺点在于运动轨迹、尤其是盘形凸轮函数的抽象化和费事的生成。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目的在于尽可能高效地运行技术系统，尤其通过简化地生成或优化运动轨迹来实现。
[0007]该目的通过根据权利要求1的方法实现。
[0008]该目的还通过根据权利要求11的用于确定运动轨迹的装置实现。
[0009]该目的进一步通过根据权利要求12的控制装置实现。
[0010]该目的此外通过根据权利要求14的技术系统实现。
[0011 ]该目的另外通过根据权利要求15的计算机程序实现。
[0012]为了实现该目的，该方法用于运行技术系统，其中该技术系统具有用于运动至少一个轴的至少一个驱动器，其中，通过优化方法计算出轴的至少一个优化的运动轨迹，其中，优化方法根据一个运动轨迹的预设的点和/或该运动轨迹的预设的区域计算出优化的运动轨迹。该方法的特征在于，物理边界条件包括在优化方法中，并且优化的运动轨迹用于对技术系统的至少一个驱动器进行控制。
[0013]用于运行技术系统的方法可以具有用于优化、计算和/或提供运动轨迹、尤其是盘形凸轮函数(Kurvenscheibenfunkt 1n)的方法。运动轨迹尤其可以是盘形凸轮函数。
[0014]技术系统可以是工具机床、生产机床、用于制造初级产品或者(复杂的)产品的生产设备、机器人、并行运动机构、印刷机、纺织机、切割机或者起重机。
[0015]轴或者理解为作为技术系统一部分的真实的轴或者理解为虚拟的轴。
[0016]轴或者轴联合体也可以理解为与后续的(伺服)轴连接的主轴。
[0017]轴的运动被理解为轴的旋转运动或者轴的或作动器的直线运动。
[0018]运动轨迹被理解为一种速度、转速、和/或(转)矩的规则，尤其是技术系统的驱动器以其在确定的时间点和/或在确定的位置和/或指向是运动或者旋转。运动轨迹可以是作为位置、时间和/或指向或者旋转角度的函数的速度曲线。运动轨迹可以至少部分地由使用者预设。
[0019]用于尤其是技术系统的不同驱动器的运动轨迹可以取决于另外的一个或者多个运动轨迹。
[0020]运动轨迹常常利用计算机程序产生。在此，运动轨迹也可以在考虑预设的应用的方面进行优化。运动轨迹的优化通过优化方法实现。通过该优化方法能够根据预先设定生成和/或优化运动轨迹。
[0021]该优化方法可以将运动轨迹转化为优化的运动轨迹。在此，运动轨迹例如匹配于另外的(优化的)运动轨迹。运动轨迹也可以根据预先设定利用优化方法进行补充。
[0022]优化方法可以理解为计算规则，该计算规则将函数或者一组值转换成另外的函数或者另外一组值。在转换之后，函数或者一组值的特性常常被如此改变，即能够对应于函数的对应措施被改变。该对应的措施通常相应于运动轨迹对最佳运动轨迹的最佳匹配程度。
[0023]物理边界调节被理解为这样的条件，其必须满足优化的运动轨迹。例如，边界条件可以是运动轨迹对时间或位置的至少一个导数的限制。
[0024]物理边界条件尤其是驱动器的最小/最大速度、最小/最大转矩、最大单位时间内的加速度变化(Ruck)(加速度对时间的导数或者力/转矩的时间上的变化)、驱动器在技术系统的部件上的最大力作用、最大加速度、技术系统的驱动器的受限的运行时间和/或技术系统驱动器产生的热的受限的发展。
[0025]驱动器通常被理解为电动机器、(电)发动机、直线电机、伺服电机或者压电部件。
[0026]在使用中可以预设(未完全确定的)运动轨迹。借助用于运行技术系统的方法测定优化的运动轨迹。该优化的运动轨迹借助优化方法由(预设的、未完全确定的)运动轨迹来生成。在优化运动轨迹时，直接考虑物理边界条件。对运动轨迹的计算多数借助计算机程序、尤其是工程设计程序实现。有利的是，该运动轨迹也可以在技术系统的控制装置上测定和/或借助优化方法来优化。
[0027]该运动轨迹的优化也可以根据不同的目的预设来实现。目的预设可以通过将运动轨迹对位置/时间的至少一个导数最小化来预设。优化也可以通过将运动轨迹的积分和/或其至少一个导数最小化/最大化实现。
[0028]通常已知的优化方法优选地用作为优化方法。
[0029]在优化方法的至少一个步骤期间，优选在每个步骤期间实现对物理边界条件的考虑。因此免除了例如通过CAM工具/CAM系统对优化的运动轨迹的后续检验。
[0030]与至今存在的解决方案相比，明显能够更加简单、更加快速和目的导向地执行根据本发明的设计方案，在至今存在的解决方案中，优化的运动轨迹尤其通过CAM工具转换成机器可读语言，并且在那里在物理边界条件下进行检验，并且因此也许必须在优化运动轨迹和根据物理边界条件的检验之间执行多次优化过程，以生成适合的运动轨迹。
[0031]在优选的设计方案中，优化方法配置用于最小化至少一个电驱动装置的能量消耗、用于最小化所述运动轨迹的过程的时间和/或减小在技术系统中的振动。
[0032]运动轨迹尤其可以在获知驱动器的技术数据的情况下体现在能量消耗的一个值上，也就是为运动轨迹分配一个能量消耗。通过考虑/指派该体现，驱动器和/或技术系统的能量消耗的最小限度被最小化。
[0033]运动轨迹也可以这样地优化，即驱动器对于执行由运动轨迹的预先设定所必须的时间被最小化。
[0034]运动轨迹同样可以用于对在技术系统中的振动的最小化进行优化。为了进行最小化，尤其是在考虑到技术系统或者驱动器的物理特性的情况下能够这样地优化运动轨迹的傅里叶转换，即在转换的运动轨迹的确定范围中对转换的运动轨迹进行最小化。替代傅里叶转换也可以使用其他积分转换，用于将运动轨迹传递到“频率空间”中。
[0035]对于至少一个运动轨迹的优化，优化方法也可以彼此加权，同时中止和/或依次执行，其中相应地考虑物理边界条件。
[0036]根据特定的预先设定、如减小能量消耗而进行的优化能够尤其在多个运动轨迹时进行彼此协调。用于运行技术系统的方法由此可以长寿命地并且节省能量地运行。尤其是可以使用加权的优化函数作为具有参数化的边界条件的拉格朗日函数用于优化。此外，其他相应的方法对于本领域技术人员来说也是已知的。
[0037]在另外的设计方案中，其中技术系统具有用于运动第二能移动的轴的至少一个第二驱动器。
[0038]技术系统常常具有多个驱动器，其中这些驱动器用于运动技术系统的多个轴。如果技术系统的功能方式对不同的轴在其作用方面彼此协调和/或关联，那么这也对各个驱动器的运动轨迹的预先设定产生影响。
[0039]例如，技术系统可以具有第一轴、尤其是主轴以及一个另外的轴，其中至少一个另外的轴的运动遵循第一轴(主轴)的运动。这也就是说，第一轴的驱动器的运动轨迹预设用于第二轴的驱动器的运动轨迹。
[0040]根据在该文件中设计的特征也可以执行对两个彼此依赖的运动轨迹的彼此依赖的优化。
[0041]对技术系统中的多个轴的考虑有利地允许这样运行多个驱动器，即技术系统能够被特别能量高效地和/或特别长寿命地运行。
[0042]在另外的有利设计方案中，第二能移动的轴根据第二运动轨迹来运动，其中第一运动轨迹和第二运动轨迹彼此关联。
[0043]不同的驱动器的运动轨迹的关联被广泛应用。例如，一个驱动器的运动轨迹取决于另外的驱动器的运动轨迹。在此，作为实例的可以是一个电子控制系统，其中，一个轴的旋转运动遵循一个另外的轴的旋转运动。例如两个或者多个运动轨迹的这种依赖关系是盘形凸轮函数。在DE 100 654 22 Al中描述了生成这种盘形凸轮函数的可能性。
[0044]—个运动轨迹对一个另外的运动轨迹的遵循也可以共同地进行优化，其中，两个运动轨迹彼此依赖地进行优化。
[0045]通过使用所述的用于优化运动轨迹的方法能够以简单的方式和方法来能量高效地运行技术设施。
[0046]在该方法的另外的优选设计方案中，为技术系统的第一轴和至少一个另外的轴分别计算出一个优化的运动轨迹。
[0047]根据固定的预先设定对运动轨迹的计算是生成运动轨迹的特别目的导向的可能性，通过该运动轨迹应该对技术系统的驱动器进行控制。尤其是这样地计算盘形凸轮。
[0048]根据用于借助第一驱动器运动第一轴而预设的运动轨迹，定义了用于借助于第二驱动器运动第二轴的第二运动轨迹。换句话说，可以参考第一轴的运动定义第二轴的运动。
[0049]在对第二运动轨迹进行优化之后，可能的是，利用在此所述的特征根据第一运动运动轨迹对