Judesio valdymas yra viena iš pagrindinių pramonės valdymo srities, kuri atlieka didžiulį vaidmenį spausdinimo, pakavimo, surinkimo ir kituose pramoniniuose scenarijuose. Judesio valdymas kilo iš variklio valdymo, variklio valdymo užduotis yra valdyti vieno variklio sukimo momentą, greitį, padėtį ir kitus parametrus, kad variklis atliktų nurodytą veiksmą. Judesio valdymas yra pagrįstas variklio valdymu, kad būtų galima valdyti kelis variklius, valdymo sistema automatiškai koordinuoja kelis variklius, kad užbaigtų nurodytą judėjimą. Sudėtingos ir tikslios judesio valdymo sistemos taikymas labai sumažina gamybos sąnaudas, taip pat sumažina netinkamo apdorojimo riziką ir pagerina gaminių kokybę. Šiais laikais, sparčiai tobulėjant pramoninės gamybos automatizavimo technologijoms, logistikos pramonėje ir didelėse surinkimo linijose plačiai naudojamos įvairios judesio valdymo sistemos.
Mūsų vizijoje dažnai pasitaikanti mechaninė rankena yra svarbiausia judesio valdymo sistemos grandis, padedanti pramoninei gamybai. Šiuo metu pažangiausia mechaninė svirtis pasaulyje turi 7 jungtis be pavarų, o kiekvienas variklis varo po vieną jungtį. Kai manipuliatorius veikia normaliai, judesio valdymo sistema vienu metu koordinuoja septynis variklius, todėl manipuliatorius gali lengvai sučiupti objektą bet kurioje erdvės vietoje. Negana to, jis gali atlikti kitas sudėtingas funkcijas, netgi gali padėti žmonėms apsivalyti ar groti instrumentu.
Prieš keletą metų šluojantys robotai sprogo internete kaip judesio valdymo mikrokosmosas. Kai šlavimo robotas suformuluoja judėjimo maršrutą, judesio valdymo sistema varo variklį, kad atliktų įvairius veiksmus, kad šlavimo robotas galėtų efektyviai atlikti užduotį. Gamykloje roboto ranka plačiai naudojama surinkimo linijoje, automobilių gamybos surinkimo linijoje roboto ranka gali lengvai pakelti dešimtis kilogramų ar net šimtus kilogramų sveriančių dalių, kad užbaigtų suvirinimą ir surinkimą. Kaip matome, judesio valdymo sistemos naudojamos ne tik pramonėje, bet ir randamos artimiausiuose mūsų gyvenimuose.
Norint suprasti judesio valdymo sistemą, svarbu suprasti judesio komandos vykdytojus – variklius. Dauguma judesio valdymo sistemoje naudojamų variklių yra žingsniniai varikliai ir servovarikliai. „Xiaobian“ trumpai pristatys dviejų tipų variklius.
1 pakopos variklis
Žingsninis variklis gali transformuoti įvesties impulso signalą į kampinį poslinkį. Įprasto žingsninio variklio veikimo metu variklio greitis, padėtis, greitis ir lėtėjimas priklauso tik nuo impulsų signalų dažnio ir skaičiaus, o apkrovos pokytis jiems įtakos neturi. Kai žingsninio variklio vairuotojas gauna impulsų signalą, jis varo žingsninį variklį, kad suktųsi fiksuotu kampu nustatyta kryptimi. Jis vadinamas „žingsnio kampu“ ir jis sukasi žingsnis po žingsnio, po vieną žingsnį, ir štai kur skvarbos variklis gavo savo pavadinimą.
2 servo variklis
Servo variklis paverčia gautą elektrinį signalą į kampinio poslinkio išvestį ant variklio veleno, o servo variklio vairuotojas valdo trifazę elektros energiją, kad susidarytų elektromagnetinis laukas, o rotorius sukasi veikiant magnetiniam laukui. Servo variklio kodavimo įrenginys grąžina signalą vairuotojui, o vairuotojas reguliuoja rotoriaus sukimosi kampą pagal grįžtamojo ryšio vertės ir tikslinės vertės palyginimą.
Dviejų variklių palyginimas
1. Skirtingi valdymo būdai
Žingsninis variklis valdo atvirą kilpą, o servo variklis – uždaro ciklo valdymą. Skirtumas tarp dviejų valdymo metodų yra tas, kad uždarojo ciklo valdiklis palygins tikslinę vertę su faktine verte ir sureguliuos variklio padėtį. Priešingai, servo variklio valdymo tikslumas yra geresnis nei žingsninio variklio.
2 Skirtingas valdymo tikslumas
Kuo daugiau žingsninio variklio fazių, tuo didesnis bus jo tikslumas. {{0}}fazinio variklio kaina yra maža, tačiau esant mažam greičiui vibracija yra didelė, o sukimo momentas greitai krinta dideliu greičiu. 5-Fazinis variklis turi mažą vibraciją ir gerą greitį, kuris yra 30–50 proc. didesnis nei 2-fazinio variklio greitis, ir kai kuriais atvejais netgi gali pakeisti servovariklį. Servo variklis komplektuojamas su koduotuvu ir kuo daugiau kodavimo svarstyklių, tuo didesnis tikslumas. Apskritai servovariklio tikslumas prilygsta žingsniniam varikliui, kurio žingsnio kampas yra 0,036 laipsnio, žinoma, tokio mažo žingsninio variklio žingsnio kampo nėra, bendro žingsninio variklio žingsnio kampas yra 1,8, tai, kas išdėstyta aukščiau, yra tik analogija, matyti, kad įgyvendinant didelio tikslumo judesio valdymą, servo variklio našumas yra daug didesnis nei žingsninis variklis.
3 Skirtingos žemo dažnio charakteristikos
Skirtingai nei servovarikliai, žingsniniai varikliai naudoja slopinimo arba padalijimo technologiją, kad įveiktų mažo greičio vibracijos reiškinį esant mažam greičiui. Mažu greičiu veikiantis žingsninis variklis vis dar yra linkęs į vibraciją, o servo variklis, nesvarbu, ar važiuojant dideliu ar mažu greičiu, vibracijos reiškinio neatsiras.
4. Skirtingas judesio atlikimas
Žingsninis variklis yra atviros kilpos valdymas, per didelis paleidimo dažnis ar apkrova gali lengvai sukelti prarasto žingsnio reiškinį, per didelis greitis sustojus gali sukelti viršijimo reiškinį, servo variklis yra uždaros kilpos valdymas, servo vairuotojas gali tiesiogiai paimti grįžtamojo ryšio signalą variklio kodavimo, vidinės greičio kilpos ir padėties kilpos, paprastai neatsiranda prarasto žingsnio ar viršijimo reiškinio.
5 Greitis atitinkamai skiriasi
Žingsniniams varikliams reikia šimtų milisekundžių, kad pagreitėtų nuo statinio iki darbinio greičio, o servo varikliams paprastai reikia tik kelių milisekundžių, kurias galima naudoti valdymo situacijose, kai reikia greitai paleisti ir sustabdyti.
Remiantis aukščiau pateiktu palyginimu, servo varikliai yra geresni už žingsninius variklius daugeliu veikimo aspektų. Ar gerai pasirinkti servo variklius, kai renkamės variklių modelius? Ne, servo variklio kaina bus daug didesnė nei žingsninio variklio, žingsninio variklio kaina bus ekonomiška nei servo variklio, įsisavinus dviejų variklių charakteristikas, atsižvelgiant į skirtingus poreikius, ypač svarbu pasirinkti tinkamo tipo variklis.
Judesio valdymo sistemos yra sudarytos ne tik iš variklių ir pavarų, bet svarbesnės už tai yra valdymo schemos arba algoritmai, koordinuojantys kelių variklių judėjimą. Pavyzdžiui, yra judesių sistema, kai plėvelė apvyniojama aplink dviejų variklių varomą patefą, kad nustatytu plėvelės vyniojimo greičiu plėvelę būtų galima išvynioti nuo vieno patefono iki kito nenutrūkstant. Plėvelės apvijos metu dviejų patefonų apvijos skersmuo nuolat keisis. Siekiant užtikrinti, kad plėvelė nesutrūktų ir atitiktų nurodytą plėvelės apvijos greitį, reikia nuolat reguliuoti dviejų variklių greitį, o tam reikia naudoti PID algoritmą uždarojo ciklo valdymui, kad valdomas objektas: grįžtamojo ryšio įtempimo vertė turi įtakos variklio greičiui. Tokiu būdu, pasikliaujant greitu servo variklio atsaku, greitis sumažinamas, kai įtampa yra per didelė, o greitis padidinamas, kai įtampa yra per maža. Nuolat reguliuojant, plėvelės įtempimas ir vyniojimo greitis atitinka reikalavimus.
Be PID algoritmo, 6 laisvės laipsnių ar net 7 laisvės laipsnių manipuliatoriaus valdymo sistemoje naudojamas ir judesio skirtumo algoritmas, užtikrinantis, kad manipuliatorius važiuotų į nurodytą padėtį. Judesio valdymo sistemos schemos kokybė lemia, ar sistema yra saugi ir patikima, ar didelis efektyvumas. Turėdami puikų programos kūrimo gebėjimą, būsime konkurencingesni.