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EP3E伺服驅動器在SCARA機器人上面的應用

2018-09-11 武漢邁信電氣技術有限公司

本文旨在介紹EP3E伺服驅動器在SCARA機器人上的應用,同時為客戶提供一套完整的基于POWERLINK總線的機器人電控系統解決方案。


1、概述


近年來,中國的工業機器人的新裝量與保有量都呈現快速的增長,目前總體保有量大約為10w臺,而且據調研機構預測,未來機器人市場每年還會繼續以25%的增速發展。


SCARA機器人是桌面型的4關節機器人的機型,廣泛應用于金屬加工行業的上下料,電子產品行業的點膠,涂膠與搬運,玻璃行業的搬運與組裝。雖然國內機器人處于快速的發展中,但國內的SCARA機器人大多都是采用脈沖方式控制,一個運動控制單元只可以完成單個SCARA機器人的控制,無法完成SCARA機器人各軸的狀態監視與控制。


EP3E伺服驅動器是武漢邁信電氣技術有限公司最新推出的國內首款基于POWERLINK總線的伺服驅動器,可以外接單圈或者多圈絕對式編碼器,實時總線抖動在線同步調整等創新技術,為客戶提供更加高性能,更加靈活,更加安全的伺服系統。


EP3E伺服驅動器從產品尺寸,連線方式來說非常適合多機器人的工業現場生產,其POWERLINK總線一網到底的連接方式,接線方式更加方便,可以為客戶的SCARA機器人的自動化流水線提供更多的便利,可以為客戶提供更加有性價比的方案。


2、SCARA機器人控制


本次項目所使用的是SCARA機器人是國產的最新設備,具有結構緊湊,生產效率高,精度高,過載能力強等特點。該項目用于自動點膠生產線,適用于點膠工藝,激光切割,焊錫等場合。該產品見圖1:


圖1 SCARA機器人解決方案的照片

圖1  SCARA機器人解決方案的照片



3、系統設計


3.1 客戶需求


客戶要求SCARA機器人具備較高的加工速度,以及,非常高的自動化,能夠自動完成產線的上料,下料等功能,同時要求非常高的穩定性。此外,客戶要求能夠實時的通過遠程訪問來查看機器人的工作狀態。


3.2 系統設計方案


通過對客戶需求的深入分析,我們為客戶設計了“B&R的X20控制器+EP3E伺服驅動器”的電控解決方案,如圖2所示。


SCARA機器人電氣方案圖

圖2  SCARA機器人電氣方案圖



這套系統的優勢在于:


(1) 融合MC,CNC,robotics的X20運動控制系統


基于X20的運動控制解決方案是利用通用運動控制技術設計平臺,通過POWERLINK總線技術將機器人、CNC、多軸運動和單軸定位組成一個系統。可以實現復雜的路徑信息應用到機床和生產機械中,還可以實現多軸關節的機器人控制,進行復雜的3D圖CNC加工。借助實時操作系統,運動控制循環時間可達400μs,CNC、PLC、I/O和驅動器可至微秒級高精度同步,同一處理器處理運動控制和邏輯控制,CNC和PLC同步運行任務。


X20的軟件軟件框架如圖3所示,所支持的CNC技術包括:


1.支持標準DIN66025的標準語言,支持客戶自定義解釋語言;

2.每個系統擁有8個CNC通道,每個CNC通道插補最多15個軸參與,每個CNC通道非插補不限制軸數;

3.各路徑段具有“程序段預讀”功能,優化運動軌跡,可以實時更改速度倍率;

4.自動切線刀具向導,廣泛應用于皮革切割,玻璃切割等行業;

5.沿輪廊反向運動,廣泛應用于激光切割,水切割等行業;

6.二十余種多軸運動轉換,支持客戶自定義坐標變換;

7.單向和雙向螺距誤差補償和反向間隙補償,支持直角坐標系的軸偏移補償;

8.所有技術功能:銑、磨、切割、焊接、搬運、包裝、木工、紅木、石材、大理石、玻璃切割等行業;

圖3 X20的軟件系統框架


(2) EP3E高性能伺服驅動器


EP3E是國內首家通過EPSG組織的一致性測試的產品,因此可以很好的與X20控制器進行配合;同時,EP3E內置的電流環,速度環,以及位置環的控制周期分別為50us,100us,100us,可以支持17bit的單圈與多圈編碼器,或者,20bit的單圈與多圈編碼器,支持實時以太網總線的抖動同步調整技術,可以充分滿足MC,CNC,robotics對于動態響應和同步性的要求。


3.3  系統軟件框架


系統軟件框架


系統軟件框架

圖4 系統軟件框架



系統軟件由Configuration、System、Cnc以及Axes等模塊組成,Configuration模塊負責整個系統的配置工作,System負責系統狀態機,CNC和Axes分別負責插補通道狀態機和軸狀態機。為實現完整的機器人軟件功能,系統軟件還包括如坐標變換、伺服通訊及人機界面通訊等功能。


4、系統性能測試


在實際測試過程中,系統用了很短的時間就調試成功。


SCARA機器人各軸工作電機電流的trace數據


SCARA機器人各軸工作電機電流的trace數據
圖5 SCARA機器人各軸工作電機電流的trace數據



5、結束語


武漢邁信電氣致力于為國內自動化設備廠商提供POWERLINK總線伺服驅動器,在性能與功能上能夠滿足MC,CNC,robotics各個行業對伺服系統的要求,同時,價格上也沒有國外伺服驅動器那么高昂,從而實現國產SCARA機器人的POWERLINK總線化,降低國產機器人的總體成本,提高國產機器人的競爭力。

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