香蕉视频在线观看www_亚洲精品成人av观看_九九九九九热_日韩精品一区二区三区中文无码_a视频在线免费观看_久久成人影院精品777_中文字幕7_乱人伦视频中文字幕_自拍偷拍国产视频_日本黄色录像_日韩高清网站_人人澡人人射

　　　針對目前工業(yè)生產(chǎn)線自動化程度不斷提高現(xiàn)狀，本文主要介紹了中達(dá)電通六軸數(shù)控系統(tǒng)和臺達(dá)交流伺服在工業(yè)機(jī)械手臂上技術(shù)應(yīng)用，突出了中達(dá)電通數(shù)控系統(tǒng)自有豐富功能，并配合臺達(dá)伺服系統(tǒng)優(yōu)異性能，能夠?yàn)榭蛻籼峁┯袃r(jià)值整合方案。

圖一 先進(jìn)的FMS柔性無人加工車間

　　　工業(yè)生產(chǎn)線自動化程度提高，并日趨向柔性化發(fā)展。工業(yè)機(jī)械手臂被越來越多應(yīng)用涂漆、包裝、焊接、裝配等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，來代替人工完成惡劣環(huán)境下勞動。本案介紹了利用中達(dá)電通六軸數(shù)控系統(tǒng)六軸聯(lián)動和教導(dǎo)模式下自動生成NC程序等系統(tǒng)功能，配合臺達(dá)ASDA系列交流伺服強(qiáng)健控制和內(nèi)置位置指令寄存器功能，來實(shí)現(xiàn)對六軸機(jī)械手臂控制系統(tǒng)和自動生產(chǎn)線技術(shù)改造。

一、技術(shù)要求和難點(diǎn)分析
　　　客戶采購該六軸機(jī)械手臂，用于變壓器生產(chǎn)流水線點(diǎn)膠、浸漆和烘干工序。原型機(jī)為日本制造，因控制系統(tǒng)損壞無法修復(fù)，故提出改造要求，需要控制系統(tǒng)和伺服滿足如下條件：

1.伺服運(yùn)動軸
　　　機(jī)械上，六軸機(jī)械手臂結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)為6自由度空間坐標(biāo)系。其中X、A、B、C軸采用伺服電機(jī)驅(qū)動1:10齒輪箱間接傳動，做近似360度圓周運(yùn)動，Y和Z軸采用伺服電機(jī)驅(qū)動螺距10mm滾珠絲杠，再連接力臂做近似120度圓周運(yùn)動。這六個(gè)伺服軸要求能夠聯(lián)動。

　　　客戶要求原有六軸機(jī)械手臂基礎(chǔ)上，再增加一個(gè)伺服軸D絲杠用來拖動機(jī)械手臂前后運(yùn)動，使其能自由移動到生產(chǎn)線任何方，但不要求聯(lián)動控制。客戶還要求控制系統(tǒng)能夠控制七個(gè)軸，至少六軸聯(lián)動，伺服軸運(yùn)動速度可調(diào)。

　　　此外，伺服控制系統(tǒng)，機(jī)械手臂機(jī)械設(shè)計(jì)上采用6自由度空間坐標(biāo)系，而區(qū)別于普通直角坐標(biāo)機(jī)械手臂機(jī)械。運(yùn)動過程中，機(jī)械負(fù)載慣量會機(jī)械力臂不同而發(fā)生較大范圍變化，這就要求伺服系統(tǒng)具有優(yōu)異穩(wěn)定性、響應(yīng)性和對負(fù)載變化自適應(yīng)能力。

2.精度要求
機(jī)械回零精度：+/-1度。
重復(fù)定位精度：+/-1度。
定位精度：2mm。
要求控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)能夠具有檢測反饋，來保證機(jī)械運(yùn)動精度。

3.NC加工程序處理
　　　采用6自由度空間坐標(biāo)系，無法采用手動編程和軟件編程。需要控制系統(tǒng)具有示教功能學(xué)習(xí)功能，能夠采集數(shù)據(jù)自動生成NC加工程序，并能對自動生成NC程序進(jìn)行編輯和存儲。

4.輔助功能
　　　輔助功能上，要求控制系統(tǒng)能夠NC指令來控制多個(gè)氣動電磁閥動作來實(shí)現(xiàn)機(jī)械機(jī)能，并能需要添加檢測開關(guān)。

5.安全保護(hù)
　　　安全保護(hù)方面，除要求控制器可靠穩(wěn)定性外，還要求控制系統(tǒng)具有必要安全保護(hù)功能。

二、方案設(shè)計(jì)可行性分析
　　　對機(jī)械設(shè)計(jì)和控制技術(shù)要求分析，確定采用一臺中達(dá)電通六軸數(shù)控系統(tǒng)做上位控制器＋7套臺達(dá)交流伺服做下位控制器6AXIS＋1 AXIS控制架構(gòu)，具體分析如下：

1.中達(dá)電通六軸數(shù)控系統(tǒng)主要特點(diǎn)：
（1）6個(gè)獨(dú)立伺服軸接口，能夠控制1～6軸聯(lián)動，能夠滿足伺服軸運(yùn)動控制要求。
（2）電壓命令型 (V-Command) 伺服接口，最小解析精度0.001mm，可配合光柵尺或旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)、半閉環(huán)控制，能夠滿足精度要求。
（3）最大響應(yīng)速度500KPPS編碼器反饋，能夠滿足快速定位需求。
（4）具有教導(dǎo)模式，能夠記錄下當(dāng)前機(jī)械坐標(biāo)點(diǎn)，并能采集數(shù)據(jù)自動生成NC加工程序，操作者可以方便對生成程序進(jìn)行編輯和閱讀。
（5）控制器內(nèi)存有240K存儲空間，可儲存1000個(gè)NC加工程序，配合標(biāo)準(zhǔn)CNC鍵盤可輕松對加工程序進(jìn)行編輯。
（6）六軸數(shù)控簡易I/0控制指令和內(nèi)置PLC開發(fā)，能夠靈活NC程序?qū)崿F(xiàn)輔助機(jī)能。
（7）內(nèi)置可編程PLC，標(biāo)準(zhǔn)配置為24bbbbb/ 16OUTPUT，最大可擴(kuò)展到96bbbbb/64OUTPUT，完全能夠滿足電氣互鎖、行程保護(hù)、緊急停止等安全電路設(shè)計(jì)要求。
（8）配合外配電子手搖輪可實(shí)現(xiàn)“加工程序手搖輪測試”功能，防止機(jī)械撞機(jī)。
比較分析，中達(dá)電通六軸數(shù)控系統(tǒng)完全能夠滿足作為機(jī)械手臂上位控制器要求。

2.臺達(dá)交流伺服系統(tǒng)主要特點(diǎn)：
（1）具有多種控制模式，可與上位控制器靈活配合，應(yīng)用廣泛。
（2）伺服內(nèi)置運(yùn)動控制器和外部I/O來自由規(guī)劃8組位置指令寄存器是實(shí)現(xiàn)對機(jī)械第七軸（D軸）控制關(guān)鍵。
（3）強(qiáng)健式控制模式，負(fù)載慣量大范圍變化時(shí)，系統(tǒng)仍然可以保持優(yōu)異性能。
（4）具有位置P-CURVE和速度S-CURVE平滑功能，且命令來源是外部模擬量輸入內(nèi)部寄存器設(shè)定均有平滑功能。
（5）豐富軟件功能，方便用戶用調(diào)試。
　　　比較分析，臺達(dá)交流伺服系統(tǒng)也完全能夠滿足作為機(jī)械手臂做下位控制器要求。
對機(jī)械結(jié)構(gòu)、負(fù)載慣量、輸出扭矩分析計(jì)算，故選用下列伺服：ASDA 3kW*1臺、ASDA 2kW*1臺、ASDA 1kW*2臺、ASDA 200W*2臺、ASDA 100kW*1臺，共7臺伺服驅(qū)動器做下位控制器。

三、方案功能實(shí)現(xiàn)

1.控制系統(tǒng)6AXIS＋1 AXIS架構(gòu)

2.硬件組成和6＋1設(shè)計(jì)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)
　　　控制系統(tǒng)硬件部分主要有CNC數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和其他輔助元件三部分組成。
（1）CNC數(shù)控系統(tǒng)
　　　數(shù)控系統(tǒng)選用中達(dá)六軸數(shù)控系統(tǒng)，它是機(jī)械手臂控制中心，除具有線性插補(bǔ)等運(yùn)動控制外，還能夠進(jìn)行畫面顯示、參數(shù)設(shè)定、程序編輯、PLC邏輯控制等。
（2）伺服系統(tǒng)
　　　伺服系統(tǒng)選用7套臺達(dá)－A系列交流伺服驅(qū)動器和電機(jī)。其中ASDA 3kW*1臺、用于獨(dú)立控制機(jī)械D軸位移工作臺，拖動機(jī)械手臂前后運(yùn)動，使其能自由移動到生產(chǎn)線任何方。其伺服控制模式采用臺達(dá)交流伺服獨(dú)有PR控制模式。
　　　它命令來源為臺達(dá)交流伺服位置指令寄存器8組內(nèi)部位置指令（參數(shù)P1-15~P1-30設(shè)定），伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度則由參數(shù)P1-36~P1-43設(shè)定。
　　　數(shù)控系統(tǒng)I/O輸出OUTPUT點(diǎn)Y0-Y3，配合伺服CN1接口I/O，POS0~POS2與GTRG，就可以選擇8組中一組來當(dāng)成位置指令來源。當(dāng)伺服CTRG信號上升沿觸發(fā)后，伺服電機(jī)便會向給定目標(biāo)運(yùn)動。
　　　其余6臺伺服分別為：ASDA 2kW*1臺，控制機(jī)械手臂X軸空間移動；ASDA 1kW*2臺，控制機(jī)械手臂Y、Z軸空間移動；ASDA 200W*2 臺，控制機(jī)械手臂A、B軸空間移動；ASDA 100kW*1臺，控制機(jī)械手臂C軸空間移動。
　　　這六臺伺服采用是速度控制模式，數(shù)控系統(tǒng)伺服軸口輸出 +/-10V模擬量電壓來控制伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，并實(shí)時(shí)伺服驅(qū)動器PG分周比輸出OA/OB/OZ信號將伺服運(yùn)動狀態(tài)反饋給數(shù)控系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)控制目，來保證機(jī)械手臂運(yùn)動精度。
（3）其他輔助元件
其他輔助元件主要有：
　　　電子脈沖發(fā)生器（MPG手搖輪），規(guī)格DC5V，手動和教導(dǎo)模式下，產(chǎn)生脈沖信號控制伺服軸位移。
動力變壓器，規(guī)格7.5kVA三相380V/三相220V，作用是給伺服系統(tǒng)提供動力電源。
控制變壓器，規(guī)格500VA，AC380V/AC220V，作用是給數(shù)控和伺服系統(tǒng)提供控制電源。
開關(guān)電源，規(guī)格500VA，DC24V，AC220V/DC24V，作用是給控制回路提供直流控制電源。
bbbbb輸入板，規(guī)格NPN型，可以連接按鈕、行程開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)等傳感器信號。
OUTPUT輸出板，規(guī)格NPN型，作用是控制中間繼電器、微型電磁閥等DC24V負(fù)載。
中間繼電器，規(guī)格DC24V，增加OUTPUT輸出板容量，線路保護(hù)。
氣動電磁閥，規(guī)格DC24V，控制機(jī)械手夾緊氣缸和生產(chǎn)線其他輔助動作。
按鈕、開關(guān)若干，提供各種傳感信號。
　　　上述硬件配置和架構(gòu)設(shè)計(jì)，中達(dá)電通六軸數(shù)控系統(tǒng)便能夠速度模擬量電壓命令和外部I/O輸出信號來控制一個(gè)六軸機(jī)械手臂和一個(gè)獨(dú)立位移工作臺運(yùn)動了。

　　　中達(dá)六軸數(shù)控系統(tǒng)具有“示教和手搖輪測試”功能，必要PLC編輯便可以激活這兩個(gè)功能，方便編譯和效驗(yàn)程序。
　　　當(dāng)配合外部I/O和電子手搖輪，激活“示教”功能后，六軸機(jī)械手臂工作方式是按“示教學(xué)習(xí)→生成NC程序→編輯修改NC程序→機(jī)械手臂再現(xiàn)執(zhí)行”過程來完成，即由人用示教盒對機(jī)械手臂工作行為示教。示教過程中，數(shù)控系統(tǒng)會記錄下機(jī)械手臂各運(yùn)動關(guān)節(jié)終點(diǎn)位置信息，并以NC代碼形式顯示CRT熒屏上。
　　　當(dāng)機(jī)械手臂完成一個(gè)示教流程結(jié)束后，數(shù)控系統(tǒng)便會以NC代碼形式記錄下一個(gè)數(shù)據(jù)隊(duì)列。用戶可以數(shù)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)CNC鍵盤對當(dāng)前NC程序進(jìn)行必要編輯，如添加運(yùn)動速度，數(shù)控外部I/O控制等指令，這樣數(shù)控系統(tǒng)便生成了機(jī)械手臂工作所需要完整信息。
　　　當(dāng)完成編輯后，激活數(shù)控系統(tǒng)“自動運(yùn)行”功能，數(shù)控系統(tǒng)便能自動依次讀取這個(gè)數(shù)據(jù)隊(duì)列和指令信息，并傳達(dá)給下位伺服控制器和數(shù)控外部I/O控制機(jī)械手臂動作。當(dāng)我們對“示教”生成數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編輯完成后，執(zhí)行“自動運(yùn)行”功能前，可以激活“手搖輪測試”功能，來再次校正編輯完程序。
　　　當(dāng)“手搖輪測試”功能被激活后，機(jī)械手臂會先前編輯指令信息再現(xiàn)動作。伺服軸運(yùn)動速度由手搖輪轉(zhuǎn)動速度和MPG倍率所決定，當(dāng)手搖輪停止轉(zhuǎn)動，伺服軸也會停止進(jìn)給；如繼續(xù)轉(zhuǎn)動，伺服軸會繼續(xù)執(zhí)行動作，有效防止機(jī)械撞機(jī)。
測試完成后，激活“自動運(yùn)行”功能，機(jī)械手臂便會程序中設(shè)定速度正常運(yùn)行。

4.靈活外部I/O控制和輔助機(jī)能實(shí)現(xiàn)
　　　機(jī)械手臂末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由電磁閥控制氣體驅(qū)動氣動缸完成機(jī)械手指夾緊和放松動作。
　　　中達(dá)電通六軸數(shù)控系統(tǒng)靈活外部I/O控制，可以對數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部PLC程序編輯來完成，還能夠NC程序中直接插入適當(dāng)簡易I/0控制指令來實(shí)現(xiàn)。
如G11 P1***指定OUTPUT***ON，下“RESET”指令無效。G12 P***等待bbbbb***ON，程序才執(zhí)行下一節(jié)指令，等等，這些指令用戶可以靈活實(shí)現(xiàn)外部I/O控制。
機(jī)械手臂工作流程和NC編程如圖四：
工作流程

5.伺服系統(tǒng)調(diào)節(jié)和指令平滑處理
　　　伺服控制系統(tǒng)，機(jī)械設(shè)計(jì)上，機(jī)械手臂機(jī)械設(shè)計(jì)上采用6自由度空間坐標(biāo)系，六軸同時(shí)運(yùn)動過程中，機(jī)械負(fù)載慣量會機(jī)械力臂不同而會發(fā)生較大范圍變化，這就要求伺服系統(tǒng)具有優(yōu)異穩(wěn)定性，響應(yīng)性和對負(fù)載變化自適應(yīng)能力。
　　　臺達(dá)-A系列伺服內(nèi)置“自動增益調(diào)節(jié)功能（PDFF強(qiáng)健式控制模式，參數(shù)2－32）”就能達(dá)到理想調(diào)試效果，此調(diào)節(jié)模式下，當(dāng)負(fù)載慣量一定范圍內(nèi)任意變化時(shí)，伺服1HZ開回路增益能夠保持穩(wěn)定，頻寬會負(fù)載慣量變化而做相應(yīng)調(diào)整，仍可以保持良好相位邊界，使伺服穩(wěn)態(tài)追隨誤差不會負(fù)載慣量而有變化。
　　　同時(shí)，機(jī)械手臂運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖擊，（特別是D軸，采用內(nèi)部指令來源），激活臺達(dá)-A系列伺服內(nèi)置CURVE平滑功能（參數(shù)1－34～1－36）來到很好解決。位置P-CURVE和速度S－CURVE平滑功能，可以對運(yùn)動命令進(jìn)行平滑處理，使電機(jī)所產(chǎn)生速度和加速度是連續(xù)。可以很好改善電機(jī)加減速特性，機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)上也更加平順。

四、結(jié)束語
　　　基于以上架構(gòu)機(jī)械手控制方案具有控制精度高、系統(tǒng)穩(wěn)定性高、用戶操作靈活優(yōu)點(diǎn)，這也是中達(dá)數(shù)控系統(tǒng)和臺達(dá)伺服獨(dú)有一個(gè)典型應(yīng)用。
　　利用中達(dá)六軸數(shù)控系統(tǒng)自有一些豐富功能，配合臺達(dá)伺服系統(tǒng)優(yōu)異性能，可以被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自動化領(lǐng)域，完全能夠?yàn)榭蛻籼峁└袃r(jià)值、“量身定做”整合方案。