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4 運動控製編程
4.1 相關概念
在談到DVP20PM產品的應用之前,我們對以下概念進行一個簡要介紹。
(1)插補。插cha補bu是shi在zai組zu成cheng軌gui跡ji的de直zhi線xian段duan或huo曲qu線xian段duan的de起qi點dian和he終zhong點dian之zhi間jian,按an一yi定ding的de算suan法fa進jin行xing數shu據ju點dian的de密mi化hua工gong作zuo,以yi確que定ding一yi些xie中zhong間jian點dian。從cong而er為wei軌gui跡ji控kong製zhi的de每mei一yi步bu提ti供gong逼bi近jin目mu標biao。
逐(zhu)點(dian)比(bi)較(jiao)法(fa)是(shi)以(yi)四(si)個(ge)象(xiang)限(xian)區(qu)域(yu)判(pan)別(bie)為(wei)特(te)征(zheng),每(mei)走(zou)一(yi)步(bu)都(dou)要(yao)將(jiang)加(jia)工(gong)點(dian)的(de)瞬(shun)時(shi)坐(zuo)標(biao)與(yu)相(xiang)應(ying)給(gei)定(ding)的(de)圖(tu)形(xing)上(shang)的(de)點(dian)相(xiang)比(bi)較(jiao),判(pan)別(bie)一(yi)下(xia)偏(pian)差(cha),然(ran)後(hou)決(jue)定(ding)下(xia)一(yi)步(bu)的(de)走(zou)向(xiang)。如(ru)果(guo)加(jia)工(gong)點(dian)走(zou)到(dao)圖(tu)形(xing)外(wai)麵(mian)去(qu)了(le),那(na)麼(me)下(xia)一(yi)步(bu)就(jiu)要(yao)向(xiang)圖(tu)形(xing)裏(li)麵(mian)走(zou);如(ru)果(guo)加(jia)工(gong)點(dian)已(yi)在(zai)圖(tu)形(xing)裏(li)麵(mian),則(ze)下(xia)一(yi)步(bu)就(jiu)要(yao)向(xiang)圖(tu)形(xing)外(wai)麵(mian)走(zou),以(yi)縮(suo)小(xiao)偏(pian)差(cha),這(zhe)樣(yang)就(jiu)能(neng)得(de)到(dao)一(yi)個(ge)接(jie)近(jin)給(gei)定(ding)圖(tu)形(xing)的(de)軌(gui)跡(ji),其(qi)最(zui)大(da)偏(pian)差(cha)不(bu)超(chao)過(guo)一(yi)個(ge)脈(mai)衝(chong)當(dang)量(liang)(一個進給脈衝驅動下工作台所走過的距離)。
(2)直線插補。這個概念一般是用在計算機圖形顯示,或者數控加工的近似走刀等情況下,以數控加工為例子:
一(yi)個(ge)零(ling)件(jian)的(de)輪(lun)廓(kuo)往(wang)往(wang)是(shi)多(duo)種(zhong)多(duo)樣(yang)的(de),有(you)直(zhi)線(xian),有(you)圓(yuan)弧(hu),也(ye)有(you)可(ke)能(neng)是(shi)任(ren)意(yi)曲(qu)線(xian),樣(yang)條(tiao)線(xian)等(deng)。數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)的(de)刀(dao)具(ju)往(wang)往(wang)是(shi)不(bu)能(neng)以(yi)曲(qu)線(xian)的(de)實(shi)際(ji)輪(lun)廓(kuo)去(qu)走(zou)刀(dao)的(de),而(er)是(shi)近(jin)似(si)地(di)以(yi)若(ruo)幹(gan)條(tiao)很(hen)小(xiao)的(de)直(zhi)線(xian)去(qu)走(zou)刀(dao),走(zou)刀(dao)的(de)方(fang)向(xiang)一(yi)般(ban)是(shi)x和y方向。
插補方式有:直線插補,圓弧插補,拋物線插補,樣條線插補等等。
所謂直線插補就是隻能用於實際輪廓是直線的插補方式(如果不是直線,也可以用逼近的方式把曲線用一段段線段去逼近,從而每一段線段就可以用直線插補了).首先假設在實際輪廓起始點處沿x方向走一小段(一個脈衝當量),發現終點在實際輪廓的下方,則下一條線段沿y方向走一小段,此時如果線段終點還在實際輪廓下方,則繼續沿y方向走一小段,直到在實際輪廓上方以後,再向x方向走一小段,依次循環類推.直到到達輪廓終點為止.這樣,實際輪廓就由一段段的折線拚接而成,雖然是折線,但是如果我們每一段走刀線段都非常小(在精度允許範圍內),那麼此段折線和實際輪廓還是可以近似地看成相同的曲線的--這即是直線插補。
(3)聯動與插補。一個點的空間位置需要三個坐標,決定空間位置需要六個坐標。
一yi個ge運yun動dong控kong製zhi係xi統tong可ke以yi控kong製zhi的de坐zuo標biao的de個ge數shu稱cheng做zuo該gai運yun動dong控kong製zhi係xi統tong的de軸zhou數shu。而er可ke以yi同tong時shi控kong製zhi運yun動dong的de坐zuo標biao的de個ge數shu稱cheng做zuo該gai運yun動dong控kong製zhi係xi統tong可ke聯lian動dong的de軸zhou數shu。聯lian動dong各ge軸zhou的de運yun動dong軌gui跡ji具ju有you一yi定ding的de函han數shu關guan係xi,例li如ru直zhi線xian,園yuan弧hu,拋pao物wu線xian,正zheng弦xian曲qu線xian。直zhi接jie計ji算suan得de出chu運yun動dong軌gui跡ji的de坐zuo標biao值zhi往wang往wang要yao用yong到dao乘cheng除chu法fa,高gao次ci方fang,無wu理li函han數shu,超chao越yue函han數shu,會hui占zhan用yong很hen多duo的deCPU時shi間jian。為wei了le實shi時shi快kuai速su控kong製zhi運yun動dong軌gui跡ji,往wang往wang預yu先xian對dui運yun動dong軌gui跡ji進jin行xing直zhi線xian和he圓yuan弧hu擬ni合he,擬ni合he後hou的de運yun動dong軌gui跡ji僅jin由you直zhi線xian段duan和he圓yuan弧hu段duan所suo組zu成cheng,而er計ji算suan運yun動dong軌gui跡ji時shi,每mei一yi點dian的de運yun動dong軌gui跡ji跟gen據ju前qian一yi個ge坐zuo標biao點dian的de數shu據ju通tong過guo插cha補bu運yun算suan得de到dao,這zhe樣yang就jiu把ba計ji算suan簡jian化hua為wei增zeng量liang減jian量liang移yi位wei和he加jia減jian法fa。
實現多軸聯動的直線插補並不困難,圓弧插補一般為兩軸聯動。插補運算可以有多種算法,例如 "DDA 算法","逐點比較法","正負法","最小偏差法(Bresenham 算法)"等,其中最小偏差法具有最小的偏差和較快的運行速度。
DVP20PM運動控製型PLC可實現2軸聯動,支持直線和圓弧插補,以及相應的第三軸處理。
(4)數控軟件。DVP20DPM支持複雜的運動軌跡控製,那是如何實現的呢?簡單的說,將複雜軌跡通過AUTOCAD等軟件生成圖形,再經過CAM軟件轉換為G代碼,而PMSOFT可以直接導入文本格式的G代碼,這樣就可以完成運動程序下載到20PM中執行。那麼怎樣完成圖形到G代碼的轉換呢,這就需要CAM軟件了,以下簡單介紹一些常用的CAM軟件:
目前CAD/CAM行業中普遍使用的是 MASTERCAM 、 CIMATRON 、 PRO-E 、 UG 、 CATIA...
8226; MASTERCAM 是最常用的一種軟件,大多數數控操作員都使用 MASTERCAM ,它集畫圖和編程於一身,繪製線架構最快,縮放功能最好。
8226; CIMATRON 是遲一些進入中國的軟件,在刀路軌跡上的功能優越於 MASTERCAM,現已被廣泛地應用。
8226; Pro/E 是美國 PTC 開發的軟件,現已成為全世界最普及的三維 CAD/CAM 係統。集多種功能於一體,用於模具設計、產品畫圖、廣告設計、圖像處理、燈飾造型設計,是最好的畫圖軟件,一般來說用 PRO-E 畫圖,用 MASTERCAM 或 CIMATRON 加工。
當然還有其他同類軟件也同樣可以使用,通過這些軟件將我們想要加工的軌跡曲線數據轉換為PLC或數控係統可以識別執行的代碼,從而控製我們的設備運動。
4.2 運動控製特點
(1)DVP20PM特色。多段速執行及中斷定位,利用此項功能實現運動的平滑性及準確定位。64K步程序容量,100段運動程序,滿足不同加工需求;在20PM中最大可設置100種運動軌跡,同時利用64K的程序容量,預先將需要執行的各種不同運行曲線的G碼存儲在PLC中,當需要加工某種規格時,可以采用文本顯示器、觸摸屏等來調用。支持G碼的直接彙入,當采用CAM軟件生成文本格式的G碼後,可利用PMSOFT的彙入菜單直接彙入到PLC運動程序中。脈衝輸入輸出采用差動方式,最高達500KHz,滿(man)足(zu)了(le)絕(jue)大(da)多(duo)數(shu)應(ying)用(yong)中(zhong)速(su)度(du)的(de)要(yao)求(qiu)。支(zhi)持(chi)手(shou)搖(yao)輪(lun)應(ying)用(yong),這(zhe)是(shi)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)中(zhong)的(de)一(yi)個(ge)基(ji)本(ben)功(gong)能(neng),可(ke)做(zuo)一(yi)些(xie)手(shou)動(dong)的(de)調(tiao)整(zheng)。具(ju)備(bei)電(dian)子(zi)原(yuan)點(dian)返(fan)回(hui)模(mo)式(shi),在(zai)20PM內存中加入了原點記憶功能,隻要設定了電子原點,即使設備斷電,在下次上電後也可以輕鬆找到原點位置。可連結EH2主機與所有擴充模塊,20PM可以靈活配置,即可以接在EH2主機後作為專門定位擴展模塊,也可以做為主機連接其他的模擬量等特殊功能模塊。支持PLC順序語言及定位語言(G 碼與M碼),實現了通用PLCyushukongjishudeyigewanmeijiehe。peizhiyundongguijidelixianfangzhengongneng,zaishijijiagongqianliyonggaixianggongnengkeyijianzhayundongchengxushifoucunzaiwenti,kejishijiejuejianshaocuowufasheng,canjiantu6。

圖6離線仿真器
(2)軸控方式。準確的說,DVP 20PM是實現兩軸(X、Y軸)聯動插補的產品,支持數控程序中的G碼功能指令,同時可以處理第三軸的動作。
20PM支持的G 代碼功能如下:G0 高速定位;G1 雙軸聯動直線 插補;G2 順時針圓弧插補(設定圓心位置);G3 逆時針圓弧插補(設定圓心位置);G2 順時針圓弧插補(設定半徑長度);G3 逆時針圓弧插補(設定半徑長度);G4 停頓時間;G90 設定絕對坐標係統;G91 設定相對坐標係統。
對於第三軸(Z軸)處理方式如下:20PM目前隻規劃2軸,當G0中指定了Z軸時,此G0指令中Z軸將被拆解獨立出來。
例: G0XP1YP2ZP3 G0ZP3
G0XP1YP2
G0ZP3執行時20PM將自動呼叫P255並以D0傳遞P3,使用者可於P255中處理Z軸動作。
4.3 一個案例
液晶切片機的硬件案例。在該設備中配置了DVP32EH2+DVP20PM+DVP01PU*4來控製六軸運動,其中兩軸采用圓弧插補完成倒角運動,另外四軸為獨立運動。實現了設備的點動、原點回歸、半自動及自動運行,達到精確位置控製。
5 結束語
DVP20PM00D產品是一款同時具有邏輯控製和位置控製的功能強大的PLC,可以靈活、高速、精確的完成平麵兩軸運動控製,可以廣泛應用於木工機械、焊接機械、切(qie)割(ge)設(she)備(bei)以(yi)及(ji)半(ban)導(dao)體(ti)加(jia)工(gong)設(she)備(bei)等(deng)等(deng),特(te)別(bie)適(shi)合(he)有(you)固(gu)定(ding)加(jia)工(gong)軌(gui)跡(ji)的(de)平(ping)麵(mian)兩(liang)軸(zhou)控(kong)製(zhi)場(chang)合(he)。我(wo)們(men)有(you)理(li)由(you)相(xiang)信(xin)其(qi)出(chu)色(se)的(de)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)發(fa)展(zhan)前(qian)景(jing)。
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