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運動控制器PSO位置同步輸出(三):高精度等間距二維三維PSO輸出

運動控制器PSO位置同步輸出(三):高精度等間距二維三維PSO輸出

上節課程我們講述了多種PSO模式原理和使用方法,本節課程我們主要講解一下如何使用PSO功能實現高精度等間距輸出。

ZMC460N雙總線控制器

一、硬件說明

硬件選型的首要要求是支持PSO功能,再分析PSO的應用場合和軸數等選擇具體的型號。本例以ZMC460N雙總線運動控制器為例展開介紹。

PSO功能用于控制激光或點膠閥的高速開/關,直線插補和平面圓弧插補功能用于完成加工軌跡,連續插補功能用于讓多段插補的速度連續,提高加工的效率。

ZMC460N雙總線控制器

ZMC460N雙總線控制器是正運動技術推出的新一代網絡60軸運動控制器(支持EtherCAT總線軸+RTEX總線軸+脈沖軸混合使用),自帶六個脈沖軸接口(包含差分脈沖輸出和差分編碼器輸入),通用輸出口支持配置為單端脈沖輸出,通用輸入口支持配置成單端編碼器輸入。脈沖輸出頻率最大可達10MHZ,EtherCAT總線的通訊周期最快可達250微秒。

支持12路PSO輸出,輸出口獨立,支持12路同時輸出,每個系統周期可比較輸出多次,應用場景更為豐富。

ZMC460N雙總線控制器架構圖

PSO功能主要通過“HW_PSWITCH2”硬件位置比較輸出指令和“HW_TIMER”硬件定時指令實現,下面來講解一下這兩個指令的詳細用法。

二、指令說明

1.HW_PSWITCH2

案例將會用到HW_PSWITCH2以下幾個模式,指令語法說明如下:

(1)Mode=6:矢量比較方式,周期模式,與HW_TIMER一起使用

HW_PSWITCH2(6,opnum,opstate,vectstart,repes,cycledis)

mode:6-啟動比較器

opnum:對應的輸出口

opstate:第一個比較點的輸出狀態

vectstart:比較點VECTOR_MOVED當前運動距離

repes:重復周期,一個周期只比較一次

cycledis:周期距離,每隔這個距離輸出一次

⊙ 說明: 此模式無需TABLE,坐標均參考矢量坐標,從vectstart的位置開始比較,每隔cycledis距離觸發一次比較,重復比較的周期為repes,每次觸發比較信號后,保持信號的脈沖寬度由HW_TIMER指令設置。

HW_TIMER可以控制到達一個觸發點控制OP反轉多次,HW_TIMER周期走完等待下一周期的觸發。

(2)Mode=7:矢量比較方式,采用TABLE,與HW_TIMER一起使用

HW_PSWITCH2(7,opnum,opstate,tablestart,tableend [,optimeus,optimes,cyctimeus])

mode:7-啟動比較器,opstate不翻轉,方便與HW_TIMER配合使用

opnum:對應的輸出口

opstate:第一個比較點的輸出狀態

tablestart:第一個比較點VECTOR_MOVED坐標所在TABLE編號

tableend:最后一 個比較點VECTOR_MOVED坐標所在TABLE編號

[以下參數和HW_TIMER二選一,HW_TIMER單獨寫可以動態調整參數]

optimeus:動態調整HW_TIMER的有效時間

optimes:動態調整HW_TIMER的觸發脈沖數,0-不輸出

cyctimeus:動態調整HW_TIMER的脈沖周期時間

⊙ 說明: 比較點寫在TABLE中,坐標均參考矢量坐標,每到達一個TABLE比較矢量位置觸發OP,此時OP的脈沖寬度和每次觸發的比較次數由HW_TIMER控制;到達下一個TABLE位置,OP再次觸發。

2.HW_TIMER

硬件定時器,用于硬件比較輸出后一段時間后還原電平。HW_TIMER只有1個,每次調用會強制停止之前的調用。

不使用或比較完成時使用HW_TIMER(0)關閉。

HW_TIMER(mode,cyclonetime,optime,reptimes,opstate,opnum )

mode:0停止,2-啟動

cyclonetime:周期時間,us單位

optime:有效時間,us單位

reptimes:重復次數,啟動模式,reptimes =0時,軟關閉HW_TIMER,原來的脈沖沒有完成的,會繼續輸出完成

opstate:輸出缺省狀態,輸出口變為非此狀態后開始計時

opnum:輸出口編號,必須能硬件比較輸出的口

⊙ 說明: 參數設置可參考下方示意圖,此指令的效果是固定時間周期輸出,設置每個周期的有效輸出的時間和重復輸出的次數。

⊙使用HW_TIMER硬件定時無法仿真,只能在控制器平臺運行。

三、二維等間距PSO輸出

等距比較輸出模式,不管運動速度和運動軌跡如何變化,始終固定距離輸出脈沖,使得輸出在空間上分布是均勻的,示意圖如下。

上節描述的模式中,有幾種模式都能實現XY平面的等距輸出,例如現有一段上左圖所示的軌跡,采用直線+圓弧+直線組成,每間隔10個距離比較輸出一次,一共比較12次,等間距輸出的方法參見下方例程的說明。

例程: 采用mode=6,矢量比較模式,結合HW_TIMER硬件定時,采用兩軸的合成矢量位置作為比較的參考坐標位置,實現上方示意圖的效果,使用方便,無需計算位置坐標,精度高。

RAPIDSTOP(2)
WAIT IDLE(0)
WAIT IDLE(1)
'基礎軸參數設置
BASE(0,1) '選擇XY軸
'ATYPE=4,4 '1-脈沖軸類型,比較DPOS;4-帶編碼器反饋軸類型,比較編碼器的反饋位置MPOS
UNITS=100,100
SPEED=100,100
ACCEL=1000,1000
DECEL=1000,1000
MERGE=ON,ON
SRAMP=50,50 's曲線速度平滑
OP(0,OFF)
'將當前位置設置為0,0
DPOS=0,0
MPOS=0,0
DIM WidthTime,Interval,StartPos,EndPos
WidthTime = 20000 '脈沖寬度20000us
Interval = 10 '脈沖間隔
StartPos = 10 '觸發起始位置
EndPos = 130 '結束位置
FORCE_SPEED=60 'SP速度
MOVEABS(0) '運動到0位
WAIT IDLE
VECTOR_MOVED = 0 '插補矢量距離清0
DIM iTime
iTime =ABS(EndPos - StartPos) \ Interval '計算比較次數
TRACE StartPos,iTime,Interval,WidthTime
HW_PSWITCH2(2) '清空HW比較緩沖區
HW_PSWITCH2(6,0,ON,StartPos,iTime,Interval) '從StrartPos觸發比較間隔Interval比較iTime次
HW_TIMER(2,WidthTime+100,WidthTime,1,OFF,0) '輸出觸發變成ON后,打開WidthTime us后關閉輸出
DELAY(10)
TRIGGER '啟動示波器
MOVEABS(50,0) '開始運動
MOVECIRCABSSP(75,25,50,25,0)
MOVEABS(75,75)
WAIT IDLE '等待運動停止
HW_PSWITCH2(2) '清空HW比較緩沖區
END

示波器采樣波形如下:采樣5個通道的波形,依次為軸0的目標位置,軸1的目標位置,輸出口0,軸0和軸1插補的矢量合成位置,軸0和軸1插補的運行速度。

每間隔10個單位距離比較一次,一共比較12次,由HW_TIMER可精準控制輸出脈沖的寬度,輸出頻率更快,整體精度更高。

XYZ模式下的比較輸出波形:

綜上所述,等距比較場合,使用模式6較為方便,只需要得出比較的距離和OP輸出的時間即可,模式6可用于單軸和多軸插補場合的比較。模式5和模式7也能實現上述功能。

四、三維等間距PSO輸出

1.三維等間距PSO輸出示例

例程:采用模式7,模式6是按指令設置的觸發距離周期輸出,模式7的輸出位置由TABLE的數據點控制,輸出位置更靈活,可實現上例等距輸出,也可實現靈活間隔的輸出。

RAPIDSTOP(2)
WAIT IDLE(0)
WAIT IDLE(1)
WAIT IDLE(2)
'基礎軸參數設置
BASE(0,1,2) '選擇XY軸
'ATYPE=4,4,4 '1-脈沖軸類型,比較DPOS;4-帶編碼器反饋軸類型,比較編碼器的反饋位置MPOS
UNITS=100,100,100
SPEED=100,100,100
ACCEL=1000,1000,1000
DECEL=1000,1000,1000
MERGE=ON,ON
SRAMP=50,50,50 's曲線速度平滑
OP(0,OFF)
'將當前位置設置為0,0
DPOS=0,0,0
MPOS=0,0,0
FORCE_SPEED=60 'SP速度
MOVEABS(0,0,0) '運動到0位
WAIT IDLE
VECTOR_MOVED = 0 '插補矢量距離清0
DIM WidthTime,T_Startnum,Pointnum
WidthTime = 10000 '脈沖寬度10000us
T_Startnum = 0 '比較點起始table編號
Pointnum = 8 '比較點個數
TABLE(T_Startnum,10,30,50,70,90,110,130,150) '比較點坐標設置,起始table位置T_Startnum,8個點
HW_PSWITCH2(2) '清空HW比較緩沖區
HW_PSWITCH2(7,0,ON,T_Startnum,T_Startnum+Pointnum-1) '模式7
HW_TIMER(2,WidthTime+100,WidthTime,1,OFF,0) '輸出觸發變成ON后,打開WidthTime us后關閉輸出
DELAY(10)
TRIGGER '啟動示波器
MOVEABS(100,80,90) '三軸直線插補
WAIT IDLE '等待運動停止
HW_PSWITCH2(2) '清空HW比較緩沖區
END

波器采樣波形如下:采樣6個通道的波形,依次為軸0的目標位置,軸1的目標位置,軸2的目標位置,輸出口0,軸0軸1軸2插補的矢量合成位置,軸0軸1軸2插補的運行速度。

Table存儲的比較點矢量位置為10,30,50,70,90,110,130,150,共8個點,每到一個點觸發比較,由HW_TIMER可精準控制輸出脈沖的寬度,輸出頻率更快,整體精度更高。

2.視頻演示

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正運動技術專注于運動控制技術研究和通用運動控制軟硬件產品的研發,是國家級高新技術企業。正運動技術匯集了來自華為、中興等公司的優秀人才,在堅持自主創新的同時,積極聯合各大高校協同運動控制基礎技術的研究,是國內工控領域發展最快的企業之一,也是國內少有、完整掌握運動控制核心技術和實時工控軟件平臺技術的企業。主要業務有:運動控制卡_運動控制器_EtherCAT運動控制卡_EtherCAT控制器_運動控制系統_視覺控制器__運動控制PLC_運動控制_機器人控制器_視覺定位等等。

審核編輯(
王靜
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