運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)在新興的電子制造和信息產(chǎn)品的制造業(yè)中起著不可替代的作用。通用運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)已逐步發(fā)展成為一種高度集成化的技術(shù),不但包含通用的多軸速度、位置控制技術(shù),而且與應(yīng)用系統(tǒng)的工藝條件和技術(shù)要求緊密相關(guān)。事實(shí)上,應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)要求,特別是一個(gè)行業(yè)的工藝技術(shù)要求也促進(jìn)了運(yùn)動(dòng)控制器的功能的發(fā)展。通用的許多功能都是同工藝技術(shù)要求密切相關(guān)的,通用運(yùn)動(dòng)控制器的應(yīng)用不但簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)甚至簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝。通用運(yùn)動(dòng)控制器的主要功能在多個(gè)行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用:
(1)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能 實(shí)際上是形成運(yùn)動(dòng)的速度和位置的基準(zhǔn)量。合適的基準(zhǔn)量不但可以改善軌跡的精度,而且其影響作用還可以降低對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)以及機(jī)械傳遞元件的要求。通用運(yùn)動(dòng)控制器通常都提供基于對(duì)沖擊(Jerk)、加速度和速度等這些可影響動(dòng)態(tài)軌跡精度的量值加以限制的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法,用戶可以直接調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)。對(duì)于加速度進(jìn)行限制的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃產(chǎn)生梯形速度曲線;對(duì)于沖擊進(jìn)行限制的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃產(chǎn)生S 形速度曲線。一般說(shuō)來(lái),對(duì)于數(shù)控機(jī)床而言,采用加速度和速度基準(zhǔn)量限制的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法,就足已獲得一種優(yōu)良的動(dòng)態(tài)特性。對(duì)于高加速度、小行程運(yùn)動(dòng)的快速定位系統(tǒng)如PCB 鉆床、SMT 機(jī),其定位時(shí)間和超調(diào)量都有嚴(yán)格的要求,往往需要高階導(dǎo)數(shù)連續(xù)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法。
(2)多軸插補(bǔ)、連續(xù)插補(bǔ)功能 通用器提供的多軸插補(bǔ)功能在數(shù)控機(jī)械行業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái),由于雕刻機(jī)市場(chǎng),特別是模具雕刻機(jī)市場(chǎng)的快速發(fā)展,推動(dòng)了運(yùn)動(dòng)控制器的連續(xù)插補(bǔ)功能的發(fā)展。在模具雕刻中存在大量的短小線段加工,要求段間加工速度波動(dòng)盡可能小,速度的變化的拐點(diǎn)要平滑過(guò)渡,這樣要求運(yùn)動(dòng)控制器由速度前瞻(Look ahead)和連續(xù)插補(bǔ)的功能。固高科技公司推出了專門應(yīng)用于小線段加工工藝的連續(xù)插補(bǔ)型運(yùn)動(dòng)控制器,該控制器在模具雕刻、激光雕刻、平面切割等領(lǐng)域獲得了良好的應(yīng)用。
(3)電子齒輪與電子凸輪功能 不但可以大大地簡(jiǎn)化機(jī)械設(shè)計(jì),而且可以實(shí)現(xiàn)許多機(jī)械齒輪與凸輪難以實(shí)現(xiàn)的功能。電子齒輪可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)運(yùn)動(dòng)軸按設(shè)定的齒輪比同步運(yùn)動(dòng),這使得運(yùn)動(dòng)控制器在定長(zhǎng)剪切(fixed-length cutting)和無(wú)軸傳動(dòng)的套色印刷方面有很好的應(yīng)用。另外,電子齒輪功能還可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)運(yùn)動(dòng)軸以設(shè)定的齒輪比跟隨一個(gè)函數(shù),而這個(gè)函數(shù)由其他的幾個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)決定;一個(gè)軸也可以以設(shè)定的比例跟隨其他兩個(gè)軸的合成速度。如工業(yè)縫紉機(jī)和絎縫機(jī)的應(yīng)用中,Z軸(縫線軸)可以跟隨XY 軸(移動(dòng)軸)的合成速度,從而使縫針腳距均勻。電子凸輪功能可以通過(guò)編程改變凸輪形狀,無(wú)需修磨機(jī)械凸輪,極大地簡(jiǎn)化了加工工藝。這個(gè)功能使運(yùn)動(dòng)控制器在機(jī)械凸輪的淬火加工、異型玻璃切割和全電機(jī)驅(qū)動(dòng)彈簧機(jī)等領(lǐng)域有良好的應(yīng)用。
(4)比較輸出功能 是指在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,位置到達(dá)設(shè)定的坐標(biāo)點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)控制器輸出一個(gè)或多個(gè)開關(guān)量,而運(yùn)動(dòng)過(guò)程不受影響。如在AOI 的飛行檢測(cè)(Flyinginspection)中,運(yùn)動(dòng)控制器的比較輸出功能使系統(tǒng)運(yùn)行到設(shè)定的位置即啟動(dòng)CCD快速攝像,而運(yùn)動(dòng)并不受影響,這樣極大地提高了效率,改善了圖像質(zhì)量。另外,在激光雕刻應(yīng)用中,固高科技公司的通用運(yùn)動(dòng)控制器的這項(xiàng)功能也獲得了很好的應(yīng)用。
(5)探針信號(hào)鎖存功能 可以鎖存探針信號(hào)產(chǎn)生的時(shí)刻,各運(yùn)動(dòng)軸的位置,其精度只與硬件電路相關(guān),不受軟件和系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)慣性的影響,在CMM 測(cè)量行業(yè)有良好的應(yīng)用。
另外,越來(lái)越多的OEM 廠商希望將他們自己豐富的行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)集成到運(yùn)動(dòng)控制中去,針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合和控制對(duì)象,個(gè)性化設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)控制器的功能。固高科技公司已經(jīng)開發(fā)了通用運(yùn)動(dòng)控制器應(yīng)用開發(fā)平臺(tái),使通用運(yùn)動(dòng)控制器具有真正面向?qū)ο蟮拈_放式控制結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)重構(gòu)能力,用戶可以將自己設(shè)計(jì)的控制算法加載到運(yùn)動(dòng)控制器的內(nèi)存中,而無(wú)需改變控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就可以重新構(gòu)造一個(gè)特殊用途的專用運(yùn)動(dòng)控制器。