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正运动EtherCAT总线控制器 在并联机械手上的应用

发布时间:2019-04-13 07:57 作者:彩89
所属分类:彩89新闻 发表日期:2019-04-13 文章来源:彩89

  随着工业技术的发展,工业机械手的功能和种类越来越丰富,其中并联机械手也得到了广泛的应用,特别是在物料分拣这类重复性高,强度大的功能上,与传统的串联机械手相比,成本低,性能高。本文主要介绍了并联机械手结构,正运动总线控制器在三轴并联机械手的应用以及控制过程的实现。

  传统的机械手结构末端执行器与基座之间只有一条运动链,我们称为串联机械手,而并联机械手末端执行器至少有两条运动链与基座相连。根据运动链的条数n不同,把并联机械手称为n轴并联机械手,常见的一般为3轴机械手或4轴机械手。

  3.运动平稳,主要部件都连接在基座,质心靠近不同的基座,所以运动惯量低。

  并联机械手目前主要应用在零件检测和物料分拣上,其结构特点使得运行时速度可以更快,提高生产效率。根据传感器和控制程序的设置可以实现不同的功能,比如现在出现的三轴并联机械手结构的3d打印机。

  EtherCAT在网络性能上达到了一个新的高度。1000个分布式I/O数据的刷新周期仅为30s,其中包括端子循环时间。通过一个以太网帧,可以交换高达1486字节的过程数据,几乎相当于12000个数字量I/O。而这一数据量的传输仅用300s。

  与100个伺服轴的通讯只需100s。在此期间,可以向所有轴提供设置值和控制数据,并报告它们的实际位置和状态。分布式时钟技术保证了这些轴之间的同步时间偏差小于1微秒。

  利用 EtherCAT 技术的优异性能,可以实现用传统现场总线系统所无法实现的控制方法。这样,通过总线也可以形成超高速控制回路。以前需要本地专用硬件支持的功能现在可在软件中加以映射。巨大的带宽资源使状态数据与任何数据可并行传输。EtherCAT技术使得通讯技术与现代高性能的工业PC相匹配。总线系统不再是控制理念的瓶颈。分布式I/O的数据传递超过了只能由本地I/O接口才能实现的性能。

  正运动技术有限公司致力于做更好的运动控制器,非总线的ZMC运动控制器采用华为 IPD-CMM 软件开发流程开发,使得产品具备电信级的稳定性;结合了新的控制理论及网络控制技术; 以太网,RS232,RS485, USB,CAN 等多种接口;单控制器最多可以控制多达 32 个轴。同时结合了传统PLC和运动控制卡,即可进行逻辑控制,又可进行运动控制,精简了工业现场的控制设备。

  而在发现了市场上对于EtherCAT总线控制器的需求后,正运动技术有限公司更进一步,潜心开发出了EtherCAT总线运动控制器、总线IO扩展和总线轴扩展等一系列产品。本次就采用ZMC464总线轴并联机械手进行控制,外观如下图。

  EtherCAT总线控制器的出现,使得运动控制的响应速度更快,精度更高。现场接线更加简洁、简单,驱动器不再需要一一与控制器上的轴接口一一对应,只需要用网线串接驱动器即可,现场控制电箱体积更小。

  图6机械手基本参数对于并联机械手的控制而言,关键的是如何将关节轴坐标系转换为笛卡尔坐标系,操作末端执行器在笛卡尔坐标系中运动,关节轴要能够自动解算出响应的关节轴坐标,这个过程就是逆解,需要编写相应的算法。

  为了更方便的使用,正运动已经将不同的机械结构算法进行了封装,使用的时候只需要设置好然机械结构的参数,然后使用CONNFRAME指令调用3轴并联机械手结构即可。建立连接后,我们就可以通过操作3个虚拟轴使末端执行器移动到笛卡尔坐标系中的指定位置,此时3个关节轴会自动解算需要旋转的角度。

  使用网线通过EtheaCAT接口将ZMC464与伺服驱动器连接,驱动器要支持EtherCAT总线驱动,这里使用的是迈信EP3驱动器。连接好第一个驱动器后,用网线依次串接剩余驱动器即可,如下图。

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