用于生成或修改凸轮的系统
阅读：572发布：2020-07-12
专利汇可以提供用于生成或修改凸轮的系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种用于生成模拟机械 凸轮 的动作的 电子 凸轮轮廓的系统。所述系统对多种不同的凸轮轮廓输入(24)进行运算并且将其转换成通用形式，例如表示为多项式样条(90)，并且例如如下通过预定调整关系来 修改 通用形式：根据用户的凸轮函数的期望变化和/或动态凸轮值输入(98)的限制，来缩放通用形式凸轮轮廓的系数(96)。凸轮轮廓的通用形式可以从凸轮值(42)的表格通过对凸轮数据值的样条插值(86)而获得。，下面是用于生成或修改凸轮的系统专利的具体信息内容。
1.一种利用电子计算机生成虚拟凸轮轮廓的方法，所述电子计算机具有人机接口并且执行非暂态介质中的程序以执行下述步骤，所述步骤包括：
(a)接收用于描述凸轮输出变量和凸轮输入变量的轮廓，其中，所述凸轮输出变量是所述凸轮输入变量的函数；
(b)将所述轮廓转变成基础轮廓，所述基础轮廓提供使得凸轮输出与凸轮输入关联且具有多项式系数的多项式，其中，所述多项式与一组预定调整关系相关联，所述预定调整关系描述了对所述多项式系数的缩放以产生凸轮性能的变化；
(c)接收指示凸轮性能的期望变化的凸轮修改指令，并且使用所述预定调整关系来通过对所述多项式系数进行缩放而修改所述多项式；以及
(d)输出经修改的特征化轮廓，所述经修改的特征化轮廓描述了根据具有经修改的多项式系数的多项式而获得的凸轮输入和凸轮输出，
其中，所述基础轮廓被划分成在段的端点处具有零加速度值的一组段，并且其中，步骤(c)通过如下方式修改所述基础轮廓：独立地对每段进行缩放，然后在缩放之后逐段组合这些段，以提供经修改的基础轮廓。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多项式是在多个凸轮输出值之间定义的分段多项式。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述多个凸轮输出值是所述凸轮轮廓中的零加速度点。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述凸轮修改指令是修改下述项中的至少之一：
针对给定的凸轮输入变化的凸轮输出位置变化，以及针对给定的凸轮输入变化的凸轮输出速度变化。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括用于确定所述凸轮的动态品质的步骤，所述动态品质包括速度、加速度和急动导。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括用于根据描述凸轮轮廓的离散点集合来生成所述特征化轮廓的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，生成所述特征化轮廓的步骤使用线性段和三次多项式的组合在所述离散点之间执行样条插值。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：根据作为从施用至所述经修改的特征化轮廓的传感器感测的凸轮输入信号的函数的凸轮输出信号，使用所输出的经修改的特征化轮廓来控制致动器。
9.一种电子计算机，其具有人机接口并且执行存储在非暂态介质中的程序以执行下述步骤，所述步骤包括：
(a)接收用于描述凸轮输出变量和凸轮输入变量的凸轮轮廓，其中，所述凸轮输出变量是所述凸轮输入变量的函数；
(b)将所述凸轮轮廓转变成基础轮廓，所述基础轮廓提供使得凸轮输出与凸轮输入关联且具有多项式系数的多项式，其中，所述多项式与一组预定调整关系相关联，所述预定调整关系描述了对所述多项式系数的缩放以产生凸轮性能的变化；
(c)接收指示凸轮性能的期望变化的凸轮修改指令，并且使用所述预定调整关系来通过对所述多项式系数进行缩放而修改所述多项式；以及
(d)输出经修改的基础轮廓，所述经修改的基础轮廓用于描述根据具有经修改的多项式系数的多项式而获得的凸轮输入和凸轮输出，
其中，所述基础轮廓被划分成在段的端点处具有零加速度值的一组段，并且其中，步骤(c)通过如下方式来修改所述基础轮廓：针对每个段，独立地缩放多项式方程的多项式系数的幂次数的至少一个系数，然后在缩放之后逐段组合这些段，以提供经修改的基础轮廓。
10.根据权利要求9所述的电子计算机，其中，所述多项式是在表示所述凸轮轮廓中的零加速度点的多个凸轮输出值之间定义的分段多项式样条。
11.根据权利要求9所述的电子计算机，其中，所述凸轮修改指令是修改下述项中的至少之一：针对给定的凸轮输入变化的凸轮输出位置变化和针对给定的凸轮输入变化的凸轮输出速度变化。
12.根据权利要求11所述的电子计算机，其中，所述凸轮修改指令是用于将给定凸轮速度改变给定量的指令。
13.根据权利要求9所述的电子计算机，还包括用于确定所述凸轮的动态品质的步骤，所述动态品质包括速度、加速度和急动导。
用于生成或修改凸轮的系统
技术领域
背景技术
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 多个凸轮输出值是凸轮轮廓中的零加速度点。
[0012] 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。
[0013] 基础轮廓可以是分段多项式样条。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 凸轮修改指令为针对下述项中至少之一的修改：针对给定凸轮输入变化的凸轮输出位置变化，以及针对给定凸轮输入变化的凸轮输出速度变化。
[0018] 因此，本发明的至少一个实施方式的特征在于提供凸轮轮廓的两个常用期望修改：改变在各种点处的轮廓偏差或最大轮廓速度。
[0019] 该方法可以包括用于确定经修改的特征化轮廓的动态属性的步骤。
[0020] 因此，本发明的至少一个实施方式的特征在于提供用户容易分析并且容易理解的良好特征化的凸轮轮廓(well-characterized cam profile)修改。
[0021] 凸轮修改指令可以描述对选自由加速度和急动度构成的组的凸轮动力性的限制。
[0022] 因此，本发明的至少一个实施方式的特征在于基于除轮廓速度或位置的特定变化以外的动态约束来使得能够修改凸轮轮廓。
[0023] 该方法可以包括根据用于描述凸轮轮廓的离散点集合来生成特征化轮廓的步骤。
[0024] 因此，本发明的至少一个实施方式的特征在于允许根据可仅由一组数据点表示的传统凸轮设计来生成新的凸轮。
[0025] 可以通过离散点之间的样条插值将离散数据点转换成样条形式。
[0026] 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技术提供凸轮轮廓的通用表示来进行修改。
[0028] 因此，本发明的至少一个实施方式的特征在于提高并且简化用于生成针对工业控制的虚拟凸轮轮廓的处理。
[0029] 样条插值可以使用线性段和三次多项式的组合。
[0030] 因此，本发明的至少一个实施方式的特征在于提供在工业控制环境中实用的计算机易处理的插值处理。
[0032] 图1是传统机械凸轮及其可以用于电子凸轮操作的电子轮廓的简图；
[0034] 图3是用于实现本发明的程序以将电子凸轮轮廓传送到图2的工业控制器的电子计算机的框图；
[0036] 图5是凸轮生成套装软件的框图，在凸轮生成套装软件中，图4的程序可以是组份。
具体实施方式
[0037] 现在参照图1，机械凸轮10可以提供绕轴16上的轴线14旋转的凸形轮12，轴16定义关于其角度θ的凸轮输入(M)。凸形轮12可以具有相对于轴线14具有变化的半径的外周18，以将从动件20沿着定义凸轮输出(S)的x轴向内和向外移动。该示例只是许多可能的凸轮设计之一，凸轮设计还包括凸轮输入沿着一个轴线运动而凸轮输出沿着另一轴线运动的线性凸轮。类似地，凸形轮例如可以是曲柄臂和杠杆组合等。
[0038] 凸轮输入与凸轮输出之间的函数关系可以表示为凸轮轮廓22，凸轮轮廓22提供用以近似凸轮轮廓函数26的凸轮数据点集合24。
[0039] 现在参照图2，工业控制系统30可以包括：电子计算机32，其提供与电子存储器36和接口电路38通信的一个或更多个处理器34。电子存储器36可以包括例如控制程序40，该控制程序40可以以本领域理解的梯形逻辑或函数框的形式表示并且可以实现由轮廓数据结构42定义的电子凸轮。轮廓数据结构42可以将以上针对图1所讨论的凸轮数据点集合24存储为凸轮输入值Mi和凸轮输出值Si的链接配对组。替代地，轮廓数据结构42可以将凸轮轮廓表示为函数关系，例如，表示为用于描述凸轮轮廓函数26的函数式的样条函数或显式方程。
[0040] 电子计算机32可以通过接口电路38与I/O模块44连接，从而例如从附接至与机器通信的旋转轴48的编码器46接收角度值(θ)。该角度值提供用于对轮廓数据结构42进行索引的凸轮输入Mi，以识别对应的凸轮输出值Si(x)。可以通过例如接口电路38将凸轮输出值Si提供给与伺服电机52通信的伺服电机驱动50，从而例如驱动齿轨54以提供沿着轴线56的平移。
[0041] 期望地，由轮廓数据结构42描述的Mi与Si之间的关系不仅产生角度值(θ)与沿着轴线56的运动(x)之间的必要函数关系，而且还提供以峰值速度或最小速度、峰值加速度或最小加速度以及峰值急动导或最小急动导为特征的运动的期望的动力特性。
[0042] 本发明还设想了各种其他电子凸轮配置，包括在旋转与旋转之间、平移与旋转之间及在其他运动之间转换的电子凸轮配置。
[0043] 电子计算机32还可以连接至人机接口39(例如，用于提供图形显示画面的图形终端以及诸如键盘的用户输入设备等)。
[0044] 现在参照图3，本发明提供用于生成在图2的轮廓数据结构42中使用的凸轮轮廓的系统60。通常，系统60可以包括电子计算机62，其提供与保持有将在下文更详细的讨论的存储程序68的存储器66通信的一个或更多个处理器64。计算机62可以提供包括图形显示终端72和键盘74或诸如触摸屏或光标控制元件的其他输入设备的人机接口70。当在控制如上所述的控制器30时使用期望的新的凸轮轮廓到轮廓数据结构42的转变时，计算机62的接口76例如可以通过网络80或通过转移分立媒介82来与如上所述的工业控制系统30进行通信，以将信息以将要讨论的轮廓数据结构42的形式从工业控制系统30传送到计算机62。
[0045] 现在参照图4，如处理框84所指示的，程序68可以可选地接收预先存在的凸轮的轮廓数据结构42的内容。轮廓数据结构42将提供可以通过程序68修改的基础凸轮。如上所述，轮廓数据结构42可以保持用于描述凸轮轮廓函数26的方程、样条函数或凸轮数据点集合24中的任何一个。
[0046] 轮廓数据结构42保持凸轮数据点24的情况在很多现实示例中特别受关注，其中，例如对当前设备上运行的成功的凸轮轮廓的唯一描述是一组离散的、链接的凸轮数据点24，其中，每个凸轮数据点均与凸轮输入和凸轮输出关联。如图3中所讨论的那样，可以通过分立媒介82或者通过包括局域网或因特网的网络80来输入该信息。
[0047] 在处理框86处，可以将现有的控制程序所使用的凸轮数据点24或者来自保持通用的凸轮数据点24的一组存储模板的凸轮数据点24形式的轮廓数据结构42的内容转换成样条函数90的形式。该转换处理可以包括：识别链接的凸轮数据点24到样条类型(通常线性或立方)的每个配对，然后根据容易理解的技术来提供样条插值。
[0048] 三次(立方)样条通常具有以下形式：
[0049] S＝S0+C1(M-Mp)+C2(M-Mp)2+C3(M-Mp)3 (1)
[0050] 其中：
[0051] S是凸轮输出的值(S0是初始凸轮输出的值)；
[0052] M是凸轮输入的值；
[0053] Mp是在样条段或函数段92的起始点处的凸轮输入的值，以及
[0054] C1、C2、C3是三次多项式中的从1次至3次的多项式系数。
[0055] 可以对用于将凸轮输出值Si(x)的位置描述为凸轮输入值Mi(θ)的函数的样条90进行处理，以确定并显示凸轮的动态品质，这样描述的动态品质包括例如：速度、加速度91和急动导(为了清楚起见仅示出加速度91)。
[0056] 如处理框87所示，样条90可以被分解成加速度91穿过零加速度的点之间的段92。像这样分解样条90，各段92将包括多个样条多项式，所述多个样条多项式分别通过多个凸轮输入值Mi(θ)和对应的凸轮输出值Si(x)来识别。这些多项式可以由针对三次多项式的直至三个系数表征。
[0057] 将样条90划分成段92使得能够单独地对段92进行修改并且随后能够重新组装成样条90。
[0058] 如果原始基础凸轮被以轮廓数据结构42表示为样条，则可以跳过处理框84和处理框86并且直接接收通过轮廓数据结构42描述的样条并将其分解成为段92。
[0059] 在处理框89处，每个段92具有其被提取的特征参数93，特征参数93包括：
[0060] Mn：段的凸轮输入的范围；
[0061] Sn：段的凸轮输出的范围；
[0062] Vn：从段的开始到段的结束的速度的变化(例如，起始速度减去将发
[0063] 生的速度)；
[0064] An：在该段内的峰值加速度；以及
[0065] Jn：在该段内的峰值急动导。
[0066] 此时，关于在整个段上的特征参数93以及样条数据94完全捕获每个段92，样条数据94包括针对凸轮输入值Mi(θ)和凸轮输出值Si(x)的链接的凸轮数据点以及在这些范围之间的样条的系数。
[0067] 可以存储特征化的段92用于将来使用或者立即用于生成经修改的凸轮。在任何一种情况下，可以通过组装来自原始基础凸轮的段92来生成新的凸轮轮廓或者从不相关的段92的库中选择新的凸轮轮廓。典型地，将采用过去运转正常的现有凸轮轮廓函数26中的段
92。
92。
[0068] 按照处理框96，可以通过根据修改值98进行系数缩放来修改每个段92。例如，一般修改会增大凸轮输出的偏移距离或凸轮输出的速度，并且可以改变段92使其服从约束(例如最大加速度或最大急动导)。
[0069] 当期望对段92进行缩放以创建新的段92'时，设计技术支持一次约束以下列出的六个参数中的任何三个参数的能力。受约束参数的组合中的每个组合需要特定的缩放方程。
[0070] 可以通过以恒定缩放因子简单缩放凸轮输出值Si(x)的值(或凸轮输入值Mi(θ)的相似抵消缩放)来完成对段92关于位置的修改。可以以这种方式分别对一个或更多个段92(例如以不同的缩放因子)进行缩放并且如下所述的那样组装在一起。
[0071] 段92关于速度的修改需要更加复杂的系数缩放处理。参照图5，可以期望速度缩放将段92的最终速度从VA增加到VB，例如，速度VA是在处理框84处原始接收的样条90中的对应速度。
[0072] 将通过以下六个参数充分地描述具有立方样条的段92的给定v轮廓，其中：
[0073] V0是段的起始速度；
[0074] V1是段的终止速度；
[0075] dS是段的凸轮输出位置范围；
[0076] dM是段的凸轮输入位置范围；
[0077] Amax是段内的峰值加速度；以及
[0078] Jmax是段内的峰值急动导。
[0079] 因此，例如，可以利用值V0、V1和dS来描述作为段92的经修改的版本的新的段92'。这些值提供用于描述段92的期望修改的修改值98，并且可以用于如下导出以上描述的六个参数中的剩余参数：
[0080]
[0081]
[0082]
[0083] 其中：
[0084]
[0085] 如果K2>0。 (6)
[0086] 这些修改值98(从修改值98导出的值)可以用于如下确定缩放段92的多项式中的每个多项式的必需系数：
[0087]
[0088]
[0089]
[0090] 其中，C1、C2和C3是针对未修改的段92的原始系数值，C1new、C2new、C3new、V0、V1和dM是期望的修改(或从这些修改导出的)，而Mn和Vn是原始段92的特征参数93。
[0091] 对于紧随92的接下来的段而言，必须使得起始凸轮输入值和起始凸轮输出值与当前段的终止凸轮输入值和终止凸轮输出值匹配。
[0092] 当不是通过立方样条而是通过线来描述段时，将通过如下三个参数充分地描述段92的速度轮廓：
[0093] V：恒定速度；
[0094] dM：凸轮输入范围；以及
[0095] dS：凸轮输出范围。
[0096] 这些参数之间的关系如下：
[0097] dS＝V*dM (10)
[0098] 因此，期望的速度增加可能仅缩放V项。再次，必须通过简单的偏移处理来使段92在其头部的边界处偏移以与先前的段92的尾部边界的凸轮输出值匹配。
[0099] 然后，在处理框97处，可以重新组装每个经缩放的段92。该缩放处理在段92的边界处保持零加速度值，使得这些零加速度值被简单拼接在一起以产生新的样条90'而不使加速度、速度或位置不连续。
[0100] 在处理框100处，可以以规定的间隔评估新的样条90'，然后，可以将这些点登记到新的轮廓数据结构42中作为凸轮数据点24。
[0101] 在处理框102处，可以在控制器中执行新的轮廓数据结构42，以用于控制工业操作中的虚拟凸轮。
[0102] 对于任何段92，可以期望的是，将段92的某些动态品质(例如峰值加速度)限制为小于一定量。在这种情况下，选自(以上所述的)表征立方样条段92的六个参数的修改值必须包括峰值加速度值An而不是值dS。
[0103] 如前所述，可以如下根据修改值计算剩余的值dM、dS和J：
[0104]
[0105]
[0106]
[0107] 可以通过后续段的dS的对应偏移变化来调节值dS的变化。因此，如果当前段92的dS必须加长，则可以在后续段的修改中使用缩短的dS。
[0108] 现在参照图5，本发明可以并入执行为计算机62上的程序的凸轮设计套装软件104。凸轮设计套装软件104可以接收例如上所述的数据结构42，以在必要时通过图5的处理框84、86、87和89生成样条，然后在处理框96和97处接受来自用户的修改以生成可以通过处理框100从凸轮设计套装软件104输出的新的凸轮轮廓。作为凸轮设计套装软件104的另一部分，过程凸轮生成程序106可以允许直接根据由用户指定的多项式的凸轮计算高达九次。
此外，逆运动学程序108可以允许通过如下逆运动学执行凸轮计算，在该逆运动学中，在操作中定义并且仿真机器的结构以提取需要的凸轮数据点24。
此外，逆运动学程序108可以允许通过如下逆运动学执行凸轮计算，在该逆运动学中，在操作中定义并且仿真机器的结构以提取需要的凸轮数据点24。
[0109] 在该凸轮生成处理的每个阶段，凸轮的图形表示及其速度、加速度和急动导的动态品质可以与峰值以及起始位置值和终止位置值一起显示。
[0110] 可以如下配置本发明：
[0111] 1.一种利用电子计算机生成虚拟凸轮轮廓的方法，所述电子计算机具有人机接口并且执行非暂态介质中的程序以执行下述步骤，所述步骤包括：
[0112] (a)接收以多种形式中的任一种表示的用于描述凸轮输出变量和凸轮输入变量的轮廓，其中，所述凸轮输出变量是所述凸轮输入变量的函数；
[0113] (b)将所述轮廓从所述多种形式转变成基础轮廓，所述基础轮廓提供使得凸轮输出与凸轮输入关联且具有多项式系数的多项式，其中，所述多项式与一组预定调整关系相关联，所述预定调整关系描述了对所述多项式系数的缩放以产生凸轮性能的变化；
[0114] (c)接收指示凸轮性能的期望变化的凸轮修改指令，并且使用所述预定调整关系来通过对所述多项式系数进行缩放而修改所述多项式；以及
[0115] (d)输出经修改的特征化轮廓，所述经修改的特征化轮廓描述了根据具有经修改的多项式系数的多项式而获得的凸轮输入和凸轮输出。
[0116] 2.根据1所述的方法，其中，所述多项式是在多个凸轮输出值之间定义的分段多项式。
[0117] 3.根据1所述的方法，其中，所述多个凸轮输出值是所述凸轮轮廓中的零加速度点。
[0118] 4.根据1所述的方法，其中，所述基础轮廓是分段多项式样条。
[0119] 5.根据1所述的方法，其中，所述特征化轮廓被划分成在段的端点处具有零加速度值的一组段，并且其中，步骤(c)通过如下方式修改所述特征化轮廓：独立地对每段进行缩放，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。
[0120] 6.根据1所述的方法，其中，所述凸轮修改指令是修改下述项中的至少之一：针对给定的凸轮输入变化的凸轮输出位置变化以及针对给定的凸轮输入变化的凸轮输出速度变化。
[0121] 7.根据6所述的方法，其中，所述凸轮修改指令是用于将给定的凸轮速度改变给定量的指令。
[0122] 8.根据1所述的方法，还包括用于确定所述经修改的特征化轮廓的动态属性的步骤。
[0123] 9.根据1所述的方法，其中，所述凸轮修改指令描述对选自由加速度和急动导构成的组的凸轮动力性的限制。
[0124] 10.根据1所述的方法，还包括用于根据描述凸轮轮廓的离散点集合来生成所述特征化轮廓的步骤。
[0125] 11.根据10所述的方法，其中，生成所述特征化轮廓的步骤在所述离散点之间执行样条插值。
[0126] 12.根据11所述的方法，其中，所述样条插值使用线性段和三次多项式的组合。
[0127] 13.根据1所述的方法，还包括以下步骤：根据作为从施用至所述经修改的特征化轮廓的传感器感测的凸轮输入信号的函数的凸轮输出信号，使用所输出的经修改的特征化轮廓来控制致动器。
[0128] 14.一种电子计算机，其具有人机接口并且执行存储在非暂态介质中的程序以执行下述步骤，所述步骤包括：
[0129] (a)接收以多种形式中的任一种表示的用于描述凸轮输出变量和凸轮输入变量的凸轮轮廓，其中，所述凸轮输出变量是所述凸轮输入变量的函数；
[0130] (b)将所述凸轮轮廓从所述多种形式之一转变成基础轮廓，所述基础轮廓提供使得凸轮输出与凸轮输入关联且具有多项式系数的多项式，其中，所述多项式与一组预定调整关系相关联，所述预定调整关系描述了对所述多项式系数的缩放以产生凸轮性能的变化；
[0131] (c)接收指示凸轮性能的期望变化的凸轮修改指令，并且使用所述预定调整关系来通过对所述多项式系数进行缩放而修改所述多项式；以及
[0132] (d)输出经修改的基础轮廓，所述经修改的基础轮廓用于描述根据具有经修改的多项式系数的多项式而获得的凸轮输入和凸轮输出。
[0133] 15.根据14所述的电子计算机，其中，所述多项式是在表示所述凸轮轮廓中的零加速度点的多个凸轮输出值之间定义的分段多项式样条。
[0134] 16.根据14所述的电子计算机，其中，所述基础轮廓被划分成在段的端点处具有零加速度值的一组段，并且其中，步骤(c)通过如下方式来修改所述基础轮廓：针对每个段，独立地缩放所述多项式方程的多项式系数的幂次数的至少一个系数，然后在缩放之后逐段组合这些段，以提供经修改的基础轮廓。
[0135] 17.根据14所述的电子计算机，其中，所述凸轮修改指令是修改下述项中的至少之一：针对给定的凸轮输入变化的凸轮输出位置变化和针对给定的凸轮输入变化的凸轮输出速度变化。
[0136] 18.根据17所述的电子计算机，其中，所述凸轮修改指令是用于将给定凸轮速度改变给定量的指令。
[0137] 19.根据14所述的电子计算机，还包括用于确定所述经修改的基础轮廓的动态属性的步骤。
[0138] 20.一种用于生成电子凸轮轮廓的系统，所述系统包括电子计算机，所述电子计算机具有人机接口并且执行非暂态介质中的程序以实现：
[0139] (a)多项式计算器，用于接收多项式幂次数和系数，以根据由所述多项式幂次数和系数定义的多项式方程来提供多项式生成的电子凸轮轮廓；
[0140] (b)逆运动学计算器，用于接收包括输入运算符和输出运算符的机构的计算机模型，并且模拟所述机构的模型的操作，以提供用于描述输入运算符的位置和输出运算符的位置之间的函数的运动学生成的电子凸轮轮廓；以及
[0141] (c)系数缩放计算器：(i)接收用于描述凸轮输入与凸轮输出之间的函数关系的多项式样条，所述多项式样条为由具有幂次数的系数的多项式方程描述的逐段组合的函数段；(ii)通过所述人机接口从用户接收描述凸轮输入与凸轮输出之间的期望函数关系的凸轮修改指令；以及(iii)通过对用于描述所述基础轮廓的多项式方程中的多项式系数中的至少一个幂次数的多项式系数进行缩放，来修改所述多项式样条，以提供经修改的样条生成的电子凸轮轮廓；
[0142] 所述程序还输出所述多项式生成的电子凸轮轮廓、所述运动学生成的电子凸轮轮廓以及所述经修改的样条生成的电子凸轮轮廓中的至少之一，以由工业控制系统接收来实现虚拟凸轮。
[0143] 本文仅为了参考的目的使用了某些术语，因此这些术语不意在限制。例如，诸如“较高”、“较低”、“之上”和“之下”的术语指附图中进行标记的方向。诸如“前部”、“背部”、“后部”、“底部”和“侧部”的术语在一致但是任意的坐标系内描述部件的部分的方向，通过参考描述正在讨论的部件的文字和关联附图来说明该坐标系。这样的术语可以包括以上具体提到的词语及其变体，以及类似引入的词语。类似地，除非通过上下文清楚地指出，否则指代结构的术语“第一”、“第二”以及其他这样的数值术语不暗示顺序或次序。
[0144] 当引入本公开内容和示例性实施方式的元件或特征时，量词(“一个”、“一”、“该”和“所述”)意在指示存在一个或更多个这样的元件或特征。术语“包括”、“包含”以及“具有”意在是包括性的并且指示可能存在有不同于具体指出的元件或特征的另外的元件或特征。还要理解的是，在本文中描述的方法步骤、处理以及操作不应该被解释为必须要求其性能按照所讨论或所说明的特定顺序，除非具体地标识为性能的顺序。还要理解可以采用另外的步骤或替代步骤。
[0145] 对“微处理器”和“处理器”或者“该微处理器”和“该处理器”的引用可以理解为包括可以在独立的环境和/或一个或更多个分布式环境中进行通信的一个或更多个微处理器，并且可以被配置成经由有线或无线通信与其他处理器进行通信，其中这样的一个或更多个处理器可以被配置成在可以是类似的或不同的设备的一个或更多个处理器控制的设备上进行操作。此外，除非以其他方式具体指定，否则对存储器的引用可以包括可以在处理器控制的设备内部、处理器控制的设备外部以及可以经由有线或无线网络进行存取的处理器可读和可存取的一个或更多个存储器元件和/或部件。
[0146] 特别地指出，本发明不是对本文所包含的实施方式和说明的限制，而权利要求应当理解为包括出自所附权利要求的范围内的这些实施方式的经修改的形式，包括：实施方式的一部分以及不同的实施方式的元素的组合。本文所描述的所有出版物(包括专利出版物和非专利出版物)的全部内容通过引用合并到本文中。
[0147] 部件列表
[0148]部件编号 描述
10 机械凸轮
12 凸形轮
14 轴线
16 轴
18 周界
20 从动件
22 凸轮轮廓
24 凸轮数据点
26 凸轮轮廓函数
30 控制器
32 计算机
36 存储器
38 接口电路
39 人机接口
40 控制程序
42 数据结构
44 I/O模块
46 编码器
48 旋转轴
50 伺服电机驱动
52 伺服电机
54 齿轨
56 轴线
10 机械凸轮
12 凸形轮
14 轴线
16 轴
18 周界
20 从动件
22 凸轮轮廓
24 凸轮数据点
26 凸轮轮廓函数
30 控制器
32 计算机
36 存储器
38 接口电路
39 人机接口
40 控制程序
42 数据结构
44 I/O模块
46 编码器
48 旋转轴
50 伺服电机驱动
52 伺服电机
54 齿轨
56 轴线
[0149]60 系统
62 计算机
64 处理器
66 存储器
68 存储的程序
70 人机接口
72 图形显示终端
74 键盘
76 接口
80 网络
82 分立媒介
84 处理框
86 处理框
87 处理框
89 处理框
90 样条
91 加速度
92 段
93 特征性参数
94 样条数据
96 处理框
97 处理框
98 修改值
100 处理框
102 处理框
104 凸轮设计套装软件
62 计算机
64 处理器
66 存储器
68 存储的程序
70 人机接口
72 图形显示终端
74 键盘
76 接口
80 网络
82 分立媒介
84 处理框
86 处理框
87 处理框
89 处理框
90 样条
91 加速度
92 段
93 特征性参数
94 样条数据
96 处理框
97 处理框
98 修改值
100 处理框
102 处理框
104 凸轮设计套装软件
[0150]106 过程凸轮生成程序
108 逆运动学程序
108 逆运动学程序
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