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澳门新濠新天地3559电压模式,系统的精度可能受

2019-09-18 20:05

经过对其ACOPOSmulti多轴伺服驱动器进行最新升级,贝加莱现在可将循环时间缩短至50μs。现在可以比以往更精确地控制高动态过程。

伺服技术的进步意味着客户期望他们的伺服控制机器能以越来越高的性能运行。一个性能指标为机器定位精度。更好的机器精度可确保制造的零件及产品拥有更高的质量。因此,精确定位是选择或开发伺服系统时的关键要求。

伺服驱动器可以选择的工作模式有:开环模式、电压模式、电流模式、IR补偿模式、Hall速度模式、编码器速度模式、测速机模式、模拟位置环模式。(以上模式并不全部存在于所有型号的驱动器中) 开环模式 输入命令电压控制驱动器的输出负载率。此模式用于无刷电机驱动器,和有刷电机驱动器的电压模式相同。 电压模式 输入命令电压控制驱动器的输出电压。此模式用于有刷电机驱动器,和无刷电机驱动器的开环模式相同。 电流模式 输入命令电压控制驱动器的输出电流。驱动器调整负载率以保持命令电流值。如果伺服驱动器可以速度或位置环工作,一般都含有此模式。 IR补偿模式 输入命令控制电机速度。IR补偿模式可用于控制无速度反馈装置电机的速度。驱动器会调整负载率来补偿输出电流的变动。当命令响应为线性时,在力矩扰动情况下,此模式的精度就比不上闭环速度模式了。 Hall速度模式 输入命令电压控制电机速度。此模式利用电机上hall传感器的频率来形成速度闭环。由于hall传感器的低分辨率,此模式一般不用于低速运动应用。 编码器速度模式 输入命令电压控制电机速度。此模式利用伺服电机上编码器脉冲的频率来形成速度闭环。由于编码器的高分辨率,此模式可用于各种速度的平滑运动控制。 测速机模式 输入命令电压控制电机速度。此模式利用电机上模拟测速机来形成速度闭环。由于直流测速机的电压为模拟连续性,此模式适合很高精度的速度控制。当然,在低速情况下,它也容易受到干扰。 模拟位置环模式 输入命令电压控制电机的转动位置。这其实是一种在模拟装置中提供位置反馈的变化的速度模式(如可调电位器、变压器等)。在此模式下,电机速度正比于位置误差。且具有更快速的响应和更小的稳态误差。

工业机器人为完成相应的要求需要相应的硬件和软件支持。

对于要求较高的运动控制应用而言,例如印刷和包装行业内的应用,运动必须得到非常快速且精确地控制。ACOPOSmulti针对电流、速度和位置控制的循环时间可低至50 μs,这为虚拟传感器技术开启了全新可能。

高创(Servotronix)公司 开发了许多克服定位误差以及改善机器性能的方法,尤其适用于直线运动系统。

一、硬件部分

滞后误差补偿

使用虚拟电机位置编码器不仅消除了对伺服驱动器中编码器、编码器电缆和评估单元的需求,而且还提高了可用性。通过使用虚拟传感器技术,针对更精准控制和更高速响应的其它特殊功能得以实现。其中包括基于模型的自整定控制和用于预测滞后误差补偿的重复控制功能。

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运行时,系统的精度可能受到多个条件或因素的影响,从而导致性能无法接受。实例:

现在给大家聊聊这方面的内容,工业机器人的硬件主要由以下部分组成: 、由控制计算机控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32位、64位等CPU。、示教器 示教机器人的工作轨迹和参数设定,以及所有人机交互操作,拥有自己独立的CPU以及存储单元,与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。、操作面板 由各种操作按键、状态指示灯构成,只完成基本功能操作。、硬盘或软盘存储机器人工作程序的外围存储器。、数字和模拟量输入输出 各种状态和控制命令的输入或输出。、打印机接口 记录需要输出的各种信息。、传感器接口 用于信息的自动检测,实现机器人柔顺控制,一般为力觉、触觉和视觉传感器。、轴控制器 完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。、辅助设备控制用于和机器人配合的辅助设备控制,如手爪变位器等的控制。、通信接口主要作用是 实现机器人和其他设备的信息交换,一般有串行接口、并行接口等两类。、网络接口Ethernet接口可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC通信,数据传输速率高达10Mbit/s,可直接在PC上用windows库函数进行应用程序编程之后,支持TCP/IP通信协议,通过Ethernet接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。 、Fieldbus接口支持多种流行的现场总线规格,如Device net、AB Remote I/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET等各种通信协议。

编码器:此类设备本身的制造过程中,引入编码器内部的机械、电子或光学性能缺陷可能导致定位误差。环境条件、电子噪声也可能影响编码器信号的质量。

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负载:机械系统中部件的弯曲可能引起定位误差。

工业机器人控制装置实物图

正交性:适用于通过 XY 工作台来实现精确定位,X 轴与 Y 轴的行程必须完全互为直角(正交)。如果两行行程不正交,则 Y 轴行程在 X 方向会产生定位误差,反之亦然。

二、软件部分

齿隙:齿隙是传动装置中轮齿啮合齿之间的间隙函数。正常的齿隙允许齿轮啮合而不会卡在一起,以提供润滑空间。例如,当丝杠螺母经常反向转动时,可能会产生过大的齿隙,从而导致定位误差。

软件主要是指控制软件,它包括运动轨迹规划算法和关节伺服控制算法及相应的动作顺序。控制软件可以用任何语言来编制,比如C语言、c 语言、汇编语言、JAVA、PYTHON等,通用语言模块化编制形成的专用工业语言越来越成为工业机器人控制软件的主流。

滞后:滞后误差指由于系统对增加和减少的输入信号所产生的不一致响应而导致的实际位置与命令位置之间的差异。

三、工业机器人控制装置功能

要应用最有效的方法校正定位误差,首先应确定错误是否可重复。当目标位置的偏差是可测量的且可重复时,可以在伺服驱动中使用某些函数或算法,以实现并保持必要的精度。当定位误差是随机的且不规则时,通过外部设备可实现最佳校正。

控制装置主要任务是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等以完成特定的工作任务,主要功能如下:

误差重复性

、示教在线功能

重复性是指运动系统一次又一次返回到特定位置的能力。精度指当系统返回到特定位置时的测量范围值。准确度指该系统与某一测量或真实位置的接近程度。

指控制系统通过示教器或手把手进行示教,将动作顺序、运动速度、位置等信息预先教给机器人,由机器人的记忆装置自动记录在存储器,当需要再现操作时,重放内容即可。更改内容需重新示教。

一般而言,通过对定义的位置进行移动和测量的过程可以确定定位误差的重复性。该过程可以使用外部精密反馈装置,如激光干涉仪。

、运动控制功能

假设运动控制器指示一个直线阶段移动到特定位置。一旦运动完成,设备便会测量该阶段的实际位置。重复执行命令运动测量循环,直到可以确定定位误差是否发生,如有,则确定它们是否始终相等。定位误差可随行程过程而变化,因此,有必要针对直线运动系统中的一系列点进行重复性测试。

指工业机器人的末端操作器从一点移动到另一点的过程中,对其位置、速度和加速度的控制。

当为可重复性误差时,它们的发生是可预测的,并且伺服驱动器固件可以提供必要的校正,同时实现并保持精准度,而无需辅助或外部反馈装置。

、示教编程功能

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用机器人代替人进行作业时,必须预先对机器人发出指示,规定机器人进行应该完成的动作和作业的具体内容。这个过程就称为对机器人的示教或对机器人的编程。 一般分为直接示教和离线示教,随着计算机虚拟技术的发展,还出现了虚拟示教编程系统。

直线平台运动系统

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谐波补偿

示教编程

如要考虑是否应该对伺服控制回路进行谐波补偿,则电机周期内的扰动需具备固定的模式。这表明该系统中存在谐波误差。例如,电机齿槽转矩是由电机的机械结构引起的。齿槽转矩通常出现于铁芯直线电机中,因此,可以通过谐波补偿进行校正。

四、工业机器人的控制方式

高创的CDHD2 伺服驱动器包含一个对转矩和反馈扰动进行校正的谐波补偿算法,这个扰动可能由于电机中的机械缺陷和/或反馈中的缺陷造成的。谐波校正算法可以处理直线电机中一个电机节距或旋转电机中一个机械转速中具有可重复模式的扰动。

、点位控制方式--PTP (Point To Point)

在应用算法之前,正确识别干扰源并使用正确的谐波补偿类型也很重要。如果一个系统采用旋转变压器反馈,且每个周期检测到两个干扰的模式,则很可能需要基于反馈的谐波补偿。

只控制起始点和终止点的位姿,控制时只要求快速、准确地实现各点之间的运动,而对两点之间的运动轨迹不作任何规定。操作时要考虑定位精度运动所需的时间。这种控制方式主要应用在上下料、搬运点焊、电路板上安插元件等方面。

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、连续轨迹控制方式-- CP(Continuous Path)

谐波补偿控制回路 – 基于扭矩

连续地控制工业机器人末端操作器在作业空间中的位姿,要求其严格按照预定的轨迹和速度在一定的精度范围内运动,而且速度可控,轨迹光滑,运动平稳,以完成作业任务。操作时要考虑末端操作器位姿的轨迹跟踪精度及平稳性。这种控制方式主要应用在弧焊、喷漆、去毛边,检测作业等方面。

错误映射校正

控制方式

一些可重复的定位错误不能通过分析表达式校正。该运动系统可能会失去准确性,并且只有沿着行程的几个点需要补偿。对于诸如此类错误,可使用外部测量装置来生成错误映射表,然后驱动器可以使用该映射表来补偿具体点的错误。

在完成装配、抓放物体等工作时,除要准确定位之外,还要求使用适度的力或力矩进行工作,这时就要利用力伺服方式。

例如,线性轴上的负载位置可通过激光干涉仪来测量。为了简单起见,我们假设该轴的行程距离为一米。驱动软件发送一个指令,以 100mm 的间隔移动电机,使得电机在 10 个位置范围内移动。当电机移动负载时,干涉仪会测量该负载行驶的距离,每个点均将该距离值与电机编码器位置进行比较。两个值的差异即为定位误差。

、智能控制方式

一旦生成错误映射,该映射将会被存储于该驱动器的非挥发性存储器中,并且可以在该驱动器中激活误差补偿。

工业机器人的智能控制是通过传感器获得周围环境的知识,并根据自身内部的知识库做出相应的决策。总之,以上控制方式优点主要有以下几点第一是 多任务功能。第二是具有 网络功能。第三具有操作历史记录功能。第四是具有 海量存储功能。第五是具有 用户接口丰富。

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在各点之间插入一个算法。在这个例子中,为了将该阶段移动到距离原点 275 毫米的位置,控制器从查找表(200 和 300 毫米)中取出最近的两个数据点,并计算出 275 毫米处的校正值。

工业机器人的协作工作

可由 CDHD2 伺服驱动器执行的定位误差校正方法的优势在于该驱动器可以根据实际位置实时检索校正值,并实时应用校正。一旦实施校正,该误差就可以忽略不计,并且不需要额外的位置反馈装置。

五、交流伺服驱动装置

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在工业机器人驱动装置中,电动驱动装置是应用最广泛的一种驱动类型。采用交流伺服电动机作为执行元件的伺服驱动称为交流伺服驱动装置。因交流伺服电动机具备十分优良的低速性能,调速广,动态特性和效率都很高,所以已经成为伺服系统的主流之选。

激光干涉仪测量行程距离

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双回路控制

交流伺服驱电机与驱动装置

澳门新濠新天地3559,为了补偿随机的、不可重复的误差,直线运动系统需要一种方法来检测并警告驱动器在运行过程中有错误出现。适用于克服非重复性误差的有效且相对便宜的方法即在运动系统中的负载上安装第二编码器。这个第二编码器可以实时提供精确的反馈,从而补偿运动系统的偏差。

六、工业机器人检测装置

高创(Servotronix) CDHD2 伺服驱动器中的固件拥有双反馈控制回路。在双回路应用中,电机反馈用于速度控制回路和整流,而二次反馈则用于位置回路。

工业机器人工作的稳定性和可靠性依赖于机器人对工作环境的检测,因此需要高性能传感器及各传感器之间的协调工作。传感器将机器人各种内部状态信息和环境信息从信号转变为机器人自身或者机器人之间能够理解和应用的数据、信息甚至知识,它与机器人控制系统和决策系统组成机器人的核心。机器人内部传感器包括位置和位移传感器、速度传感器等。

CDHD2 驱动器支持各种二次反馈设备,如增量编码器和串行编码器,以及模拟位置反馈设备。

、位置和位移传感器

双回路配置需要调节二次反馈相对于电机反馈的比例,以及特定的整定方法,如图所示。

工业机器人关节的位置控制是机器人最基本的控制要求,而对位置和位移的检测也是机器人最基本的感觉要求。位置和位移传感器根据其工作原理和组成的不同有多种形式。电位器式位移传感器,电位器式位移传感器的可动电刷与被测物体相连。物体的位移引起电位器移动端的电阻变化。阻值的变化量反映了位移的量值,阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。按照传感器的结构不同,电位器式位移传感器可分为两大类:①直线型电位器式位移传感器;②旋转型电位器式位移传感器。

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、光电编码器

双反馈控制回路

利用光电转换原理将旋转信息转换为电信息,并以数字代码输出,可以高精度地测量转角或直线位移。一般装在机器人各关节的转轴上,用来测量各关节转轴转过的角度。根据测出的信号不同,编码器可分为绝对式和增量式两种。一种是绝对式光电编码器它是一种直接编码式的测量元件,它可以直接把被测转角或位移转化成相应的代码,指示的是绝对位置而无绝对误差,在电源切断时不会失去位置信息。但其结构复杂、价格昂贵,且不易做到高精度和高分辨率。绝对式光电编码器主要由多路光源、光敏元件和编码盘组成。编码盘处在光源与光敏元件之间,其轴与电动机轴相连,随电动机的旋转而旋转。编码盘上有4个同心圆环码道,整个圆盘又以一定的编码形式分为16等份的扇形区段。

高创(Servotronix) 双反馈控制回路已经在一系列适用于临床成像的 GE 医疗 PET/CT 扫描仪中实施,在这种情况中,患者的台座托架轴由滚珠丝杠机械驱动。

光电编码器利用光电原理把代表被测位置的各等份上的数码转换成电脉冲信号输出,以用于检测。编码盘每转一周产生0000

1111共16个二进制数,对应于转轴的每一个位置均有唯一的二进制编码,因此可用于确定旋转轴的绝对位置。绝对位置的分辨率a 取决于二进制编码的位数,即码道的个数n 。第二种是增量式光电编码器,它能够以数字形式测量出转轴相对于某一基准位置的瞬间角位置,此外还能测出转轴的转速和转向。增量式光电编码器主要由光源、编码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路组成当编码盘逆时针方向旋转时,A相光栅先于B相光栅透光导通,A相和B相光电元件接受时断时续的光;当顺时针方向旋转时,则相反。根据A、B相任何一光栅输出脉冲数的多少就可以确定编码盘的相对转角;根据输出脉冲的频率可以确定编码盘的转速;采用适当的逻辑电路,根据A、B相输出脉冲的相序就可以确定编码盘的旋转方向。光电编码器的分辨率 仅是以编码器轴转动一周所产生的输出信号的基本周期数来表示的,即脉冲数每转。编码盘旋转一周输出的脉冲信号数目取决于透光缝隙数目的多少。

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光电编码器实物图

、 速度传感器

速度传感器:测量机器人关节速度。一是角速度传感器 角速度传感器可用测速发电机、增量光电编码器来转换信号。测速发电机它是把机械转速变换成电压信号,输出电压与输入的转速成正比即U=Kn。U:测速发电机的输出电压;n:为测速发电机的转速; K:为比例系数;另一个是增量式光电编码器它既可以用来作为位置传感器测量关节相对位置,又可作为速度传感器测量关节速度。模拟方式 在这种方式下,必须采用频率-电压变换器,把编码器测得的脉冲频率转换成与速度成正比的模拟电压。数字方式,它测速是指基于数学公式,利用计算机软件计算出速度。若单位时间∆ t内编码器转过的角度∆ θ ,则编码器在该时间段内的平均速度就可以计算出来。

、力觉传感器

力觉传感器是指工业机器人的指、肢和关节等运动中所受力或力矩的感知。目前使用最广泛的是电阻应变片式六维力和力矩传感器,它能同时获取三维空间的三维力和力矩信息,广泛应用于力/位置控制、轴孔配合、轮廓跟踪及双机器人协调等机器人控制领域。

七、机器人外部传感器

工业机器人如果感知周围环境,就需要外部传感器,能使具有自校正能力和反映适应环境变化的能力。

、 触觉传感器,它是人与外界环境直接接触时的重要感觉功能,研制满足要求的触觉传感器是机器人发展中的关键技术之一。接触觉传感器力-力矩觉传感器压觉传感器滑觉传感器。

、应力传感器,它是应力应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。当被测物理量作用于弹性元件上,弹性元件在力矩或压力等的作用下发生相应的应变或位移,引起应变片的电阻值变化,通过测量电路变成电量输出。输出的电量大小反映被测量即受力的大小。

、接近度传感器, 它是检测物体接近程度的传感器① 电涡流式:它由线圈、激励电路和测量电路组成。它的线圈受激励而产生交变磁场,当金属物体接近时就会由于电涡流效应而输出电信号。②霍耳式:它由霍耳元件或磁敏二极管、晶体管构成。当磁敏元件进入磁场时就产生霍耳电动势,从而能检测出引起磁场变化的物体的接近。

、视觉传感器 ,它是一种非接触式的光学传感系统,同时集成软硬件,综合现代计算机、光学、电子技术,能够自动地从所采集到的图像中获取信息或者产生控制动作它的特点具有。1、可靠性高 , 非接触测量不仅满足狭小空间装配过程的检测,同时提高了系统安全性。精度高 2、可提高测量精度,人工目测受测量人员主观意识的影响,而机器视觉这种精确的测量仪器排除这种干扰,提高了测量结果的准确性。3、灵活性; 视觉系统能够进行各种测量。当使用环境变化以后,只需软件做相应变化或者升级以适应新的需求即可。4、自适应性 ; 机器视觉可以不断获取多次运动后的图像信息,反馈给运动控制器,直至最终结果准确,实现自适应闭环控制。

、其他外部传感器主要由声觉传感器:主要用于感受和解释在气体、液体或固体中的声波。温度传感器:主要用于机器人自主运行时、人不在场时、需要知道温度信号时,对当前环境或物体温度的检测。滑觉传感器:滑觉传感器主要检测物体的滑动。当机器人抓住特性未知的物体时,必须确定最适合的握力值。

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各种工业相机作为工业机器人视觉传感器

综上所述,工业机器人控制装置主要由硬件和软件两部分组成。对于硬件来说工业机器人主要包括控制装置、驱动装置及检测装置三部分。

为了抵消 GE 扫描仪系统中齿隙的影响,可在该轴上连接两个编码器。位置反馈编码器安装于电机上,而二次反馈编码器则监测负载。双回路控制解决方案提高了成像系统的运行平稳度和定位精准度。它还具备检测负载脱离或碰撞的安全功能。

每个直线运动设备的应用程序均有独特的挑战和解决方案。CDHD2 驱动器的多功能性允许客户实施某些误差校正方法 – 如双回路控制、谐波补偿或错误映射,来实现最高的精准度和机器性能。

有关更多信息,请与我们联系 (info@servotronix.ccom)或访问www.servotronix.com.cn

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