Motion Control ist einer der Kerne im Bereich der industriellen Steuerung, die in Druck, Verpackung, Montage und anderen industriellen Szenarien eine große Rolle spielt. Die Bewegungssteuerung stammt aus der Motorsteuerung. Die Aufgabe der Motorsteuerung besteht darin, Drehmoment, Geschwindigkeit, Position und andere Parameter eines einzelnen Motors zu steuern, damit der Motor die angegebene Aktion ausführen kann. Die Bewegungssteuerung basiert auf der Motorsteuerung, um die Steuerung mehrerer Motoren zu erreichen, das Bewegungssteuerungssystem koordiniert automatisch mehrere Motoren, um die angegebene Bewegung auszuführen. Die Anwendung eines komplexen und präzisen Bewegungssteuerungssystems reduziert nicht nur die Produktionskosten erheblich, sondern reduziert auch das Auftreten von Fehlbedienungen bei der Verarbeitung und verbessert die Qualität der Produkte. Heutzutage, mit der rasanten Entwicklung der industriellen Produktionsautomatisierungstechnologie, werden eine Vielzahl von Bewegungssteuerungssystemen in der Logistikbranche und großen Montagelinien weit verbreitet.
Der Roboterarm, der häufig in unserer Vision auftaucht, ist das wichtigste Glied eines Bewegungssteuerungssystems zur Unterstützung der industriellen Produktion. Derzeit hat der fortschrittlichste Roboterarm der Welt 7 getriebelose Gelenke, jeder Motor treibt eine gemeinsame Bewegung an. Im Normalbetrieb des Manipulators koordiniert das Bewegungssteuerungssystem sieben Motoren gleichzeitig, sodass der Manipulator Objekte an jeder Position im Raum problemlos greifen kann. Darüber hinaus kann es andere komplexe Funktionen ausführen, es kann sogar Menschen beim Aufräumen oder beim Spielen eines Instruments helfen.
Vor einigen Jahren explodierten Kehrroboter im Internet als Inbegriff der Bewegungssteuerung. Das Bewegungssteuerungssystem treibt den Motor an, um verschiedene Aktionen auszuführen, damit der Roboter die Aufgabe effizient erledigen kann. In der Fabrik wird der Roboterarm häufig in der Montagelinie eingesetzt, in der Montagelinie der Automobilherstellung kann der Roboterarm problemlos Dutzende von Kilogramm oder sogar Hunderte von Kilogramm an Teilen heben, um das Schweißen und die Montage abzuschließen. Wir sehen, dass Bewegungssteuerungssysteme nicht nur in der Industrie, sondern auch in unserem Leben eingesetzt werden.
Um das Bewegungssteuerungssystem zu verstehen, ist es notwendig, sich auf die Ausführenden des Bewegungsbefehls zu konzentrieren - den Motor. Die meisten der im Bewegungssteuerungssystem verwendeten Motoren sind Schrittmotoren und Servomotoren. Im Folgenden stellt Xiaobian die beiden Motorenarten kurz vor.
1 Schrittmotor
Der Schrittmotor kann das Eingangsimpulssignal in eine Winkelverschiebung umwandeln. Im normalen Betrieb des Schrittmotors hängen die Motordrehzahl, die Position sowie die Plus- oder Minusgeschwindigkeit nur von der Frequenz und Anzahl der Impulssignale ab und werden nicht von der Laständerung beeinflusst . Wenn der Schrittmotortreiber ein Impulssignal empfängt, treibt er den Schrittmotor an, sich um einen festen Winkel in der eingestellten Richtung zu drehen. Es heißt "Step Angle" und seine Drehung erfolgt Schritt für Schritt, Schritt für Schritt, und daher hat der Stepson-Motor seinen Namen.
2 Servomotor
Der Servomotor wandelt das empfangene elektrische Signal in die Winkelverschiebung um, die an der Motorwelle ausgegeben wird. Der Servomotortreiber steuert die dreiphasige Elektrizität, um ein elektromagnetisches Feld zu bilden, und der Rotor dreht sich unter der Wirkung des Magnetfelds. Der Encoder des Servomotors koppelt das Signal an den Treiber zurück, und der Treiber stellt den Rotationswinkel des Rotors gemäß dem Vergleich zwischen dem Rückkopplungswert und dem Zielwert ein.
Vergleich zweier Motortypen
1. Verschiedene Kontrollmethoden
Schrittmotor übernimmt Open-Loop-Steuerung, Servomotor übernimmt Closed-Loop-Steuerung, der Unterschied zwischen den beiden Steuerungsmethoden besteht darin, dass Closed-Loop-Steuerung den Sollwert und den Istwert vergleicht, die Motorposition anpasst, verglichen mit der Regelgenauigkeit von Servomotor ist besser als Schrittmotor.
2. Unterschiedliche Regelgenauigkeit
Je mehr Phasen der Schrittmotor hat, desto höher ist seine Genauigkeit. Der {{0}}-Phasenmotor ist kostengünstig, aber die Vibration ist bei niedriger Geschwindigkeit groß und das Drehmoment fällt bei hoher Geschwindigkeit schnell ab. Der 5--Phasenmotor hat geringe Vibrationen und eine gute Hochgeschwindigkeitsleistung, die 30 bis 50 % höher ist als die Geschwindigkeit des 2--Phasenmotors, und kann in einigen Fällen sogar den Servomotor ersetzen. Der Servomotor hat einen eigenen Encoder, je größer die Skalierung des Encoders, desto höher die Genauigkeit. Im Allgemeinen entspricht die Genauigkeit des Servomotors dem Schrittwinkel von 0,036 Grad Schrittmotor, natürlich gibt es keinen so kleinen Schrittwinkel des Schrittmotors, der Schrittwinkel des allgemeinen Schrittmotors beträgt 1,8, der oben genannte ist nur eine Metapher, so dass bei der Umsetzung hochpräziser Bewegungssteuerung die Leistung des Servomotors weit über die des Schrittmotors hinausgeht.
3. Unterschiedliche Niederfrequenzeigenschaften
Im Gegensatz zu Servomotoren verwenden Schrittmotoren eine Dämpfungstechnologie oder Unterteilungstechnologie, um das Vibrationsphänomen bei niedriger Geschwindigkeit bei niedriger Geschwindigkeit zu überwinden. Schrittmotoren mit niedriger Geschwindigkeit sind immer noch anfällig für Vibrationsphänomene, und Servomotoren treten unabhängig von hoher oder niedriger Geschwindigkeit nicht auf.
4. Unterschiedliche sportliche Leistung
Schrittmotor für Open-Loop-Steuerung, Startfrequenz ist zu hoch oder Last zu groß, um leicht das Phänomen des Schrittverlusts zu verursachen, Stoppgeschwindigkeit ist zu hoch, leicht zu überschießendes Phänomen, Servomotor für Closed-Loop-Steuerung, Servoantrieb kann die Rückmeldung direkt abtasten Signal der vom Motorgeber gebildeten internen Geschwindigkeitsschleife und Positionsschleife, wird im Allgemeinen kein Schrittverlust- oder Überschwingphänomen auftreten.
5. Die Geschwindigkeit variiert entsprechend
Es dauert Hunderte von Millisekunden, bis der Schrittmotor von der statischen auf die Arbeitsgeschwindigkeit beschleunigt, während der Servomotor im Allgemeinen nur wenige Millisekunden benötigt, was für Steuerungszwecke verwendet werden kann, die einen schnellen Start und Stopp erfordern.
Aus dem obigen Vergleich ist der Servomotor in vielen Aspekten der Leistung besser als der Schrittmotor. Ist das nicht bei der Auswahl des Motormodells der Fall, wenn alle Servomotoren auf der Strecke sind? Nicht so, der Preis des Servomotors wird viel höher sein als der des Schrittmotors, der Schrittmotor wird den Servomotor in Bezug auf die Kostenleistung schlagen, nachdem er die Eigenschaften der beiden Motoren entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen gemeistert hat, ist es besonders wichtig Wählen Sie den richtigen Motortyp.
Bewegungssteuerungssysteme bestehen nicht nur aus Motoren und Antrieben, sondern wichtiger als diese sind Steuerungen, Steuerschemata oder Algorithmen, die die Bewegung mehrerer Motoren koordinieren. Beispielsweise gibt es ein Bewegungssystem, bei dem ein von zwei Motoren angetriebener Drehtisch mit Folie gefüllt wird, sodass die Folie mit einer festgelegten Geschwindigkeit von einem Drehtisch zum anderen abgewickelt werden kann, ohne zu reißen. Beim Filmwickeln ändert sich der Wickeldurchmesser der beiden Drehteller ständig. Damit die Folie nicht reißt und die vorgegebene Folienwickelgeschwindigkeit einhält, ist es notwendig, die Drehzahl der beiden Motoren ständig anzupassen. In diesem Fall wird ein PID-Algorithmus benötigt, um eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis durchzuführen, damit der Rückkopplungswert des gesteuerten Objekts: Spannung die Drehzahl des Motors beeinflusst. Auf diese Weise wird die Geschwindigkeit aufgrund der Leistungsfähigkeit des schnellen Ansprechens des Servomotors verringert, wenn die Spannung zu groß ist, und die Geschwindigkeit erhöht, wenn die Spannung zu gering ist. Spannung und Wickelgeschwindigkeit der Folie entsprechen bei ständiger Anpassung den Anforderungen.
Neben dem PID-Algorithmus wird in der Manipulatorsteuerung auch der Motion-Difference-Complement-Algorithmus mit 6 Freiheitsgraden oder sogar 7 Freiheitsgraden verwendet, um sicherzustellen, dass der Manipulator die vorgegebene Position anfährt. Die Qualität des Bewegungssteuerungssystemschemas bestimmt, ob das System sicher und zuverlässig ist und ob die Effizienz hoch ist. Hervorragende Fähigkeiten im Bereich Programmdesign machen uns wettbewerbsfähiger.