Print

Standardní referenční bod pro polohovací řídicí prvky

-- 20.11.18

Souřadný systém je referenčním bodem, který definuje šest stupňů volnosti (Degrees of Freedom – DoF) v řídicím prvku standardu PLCopen. Přečtěte si o vzájemných interakcích různých souřadných systémů a o tom, kterým je důležité rozumět. 

Pochopení rozdílu mezi souřadnými systémy a způsobu jejich vzájemné interakce je klíčem k dosažení úspěšného polohování s využitím skupin. V části 4 globálního standardu PLCopen pro polohování u programovatelných řídicích prvků dle IEC 61131-3 byla zavedena koncepce koordinovaných pohybů více os s využitím skupin. Skupiny jsou soubory os na společném mechanismu, které se pohybují jednotně, aby zajistily dráhu pohybu v trojrozměrném prostoru. To mohou být například portálové systémy, roboty s kloubovým ramenem, delta roboty nebo pákové mechanismy – jakékoli zařízení, kde spolupracuje více os na zajištění pohybu ve vícerozměrném prostoru.

V rámci této nové schopnosti je nutno pochopit koncepci souřadných systémů (viz reference níže) v řídicím prvku. Souřadný systém je referenčním bodem, který definuje šest stupňů volnosti (DoF): karteziánské souřadnice X, Y a Z a úhly Rx, Ry a Rz (známé jako Eulerovy úhly), které popisují rotaci okolo jednotlivých os. Každý ovládaný mechanismus, díl nebo pracovní buňka má svůj vlastní souřadný systém. Protože řídicí prvek standardu PLCopen může řídit několik skupin, přičemž každá skupina působí na několik dílů, je důležité znát, jaká je vzájemná interakce různých souřadných systémů a kterým by měl programátor rozumět.

Každý souřadný systém má svou výchozí polohu, která definuje nulový bod ve všech souřadnicích. Směry jednotlivých souřadných os určuje pravidlo pravé ruky (viz obrázek 1). Jestliže ukazováček směřuje v kladném směru osy X, natažený prostředníček v kolmé pozici na ukazováček směřuje v kladném směru osy Y a natažený palec směřuje v kladném směru osy Z.

Směr otáčení je určen pomocí pravidla uchopení pravé ruky (viz obrázek 2). Když palec směřuje v kladném směru osy, pak směr, ve kterém prsty obepínají osu, je kladným směrem rotace pro tuto osu. 

Pozice motoru

Pozici jednotlivých motorů nakonec určuje řídicí prvek. Každá osa ve skupině má svůj vlastní souřadný systém osy (Axis Coordinate System – ACS), který je rotační pozicí motoru. U většiny komplexních mechanismů, jako jsou roboty s kloubovým ramenem, delta roboty a pákové mechanismy, neznamenají jednotlivé pozice ACS nic samy o sobě. Jde o koordinaci těchto os, která určuje pozici mechanismů prostřednictvím použití kinematických výpočtů. Tyto výpočty mohou být provedeny interně v řídicím prvku nebo v samostatném řídicím prvku robotu.

Základním souřadným systémem pro každou skupinu je souřadný systém stroje (Machine Coordinate System – MCS). Výchozí polohu MCS specifikuje výrobce mechanismu. U robotů s kloubovým ramenem a delta robotů se obvykle nachází v základně robotu. Řídicí prvek pak provádí kinematické výpočty pro určení souřadného systému nástrojové desky (Tool Plate Coordinate System – TPCS), která je koncem mechanismu samotného. Tento souřadný systém není užitečný pro programátora sám o sobě, ale jde o jeho výchozí polohu používanou k definování polohy nástroje. Nástroje mají svůj vlastní souřadný systém nástroje (Tool Coordinate System – TCS). 

Přikázaná pozice

Nástroj je obecně centrován na konci mechanismu, takže může stačit jednoduché odsazení TPCS v kladném směru osy z, případně se složkou Rz pro zohlednění rotace. TCS se nejčastěji využívá při krokování a učení pozic, ale při automatizovaném polohování se nepoužívá často. Výchozí polohou TCS je poloha středu nástroje (Tool Center Point – TCP), což je bod zájmu při vydávání příkazu k pohybu. Když je volán pohyb v MCS, pak se na tuto polohu pohybuje TCP (viz obrázek 3).

Protože každá skupina má svůj vlastní výchozí bod MCS, pohyb více skupin do stejné polohy v prostoru vyžaduje, aby každá skupina měla svou vlastní přikázanou pozici vzhledem k poloze MCS. Jestliže například dva vyjímací roboty vyjímají ze stejného dopravníku, individuální pohyby na stejnou polohu na dopravníku vyžadují různé příkazy polohy MCS.

Pro zjednodušení pohybu v tomto typu sdíleného prostoru lze výchozí polohu MCS každé skupiny odsadit od výchozí polohy světového souřadného systému (World Coordinate System – WCS). Každá pracovní buňka má pouze jednu výchozí polohu WCS. Když se konfigurují individuální skupiny, definuje se odsazení – se šesti stupni volnosti – vůči výchozí poloze WCS. To umožní, aby více mechanismů využívalo společný souřadný systém pro zjednodušení programování.

Posledním souřadným systémem, který je nutno brát v úvahu, je souřadný systém dílu (Part Coordinate System – PCS). Tento systém se využívá pro definování polohy a orientace jednotlivých objektů ve světovém prostoru. Výchozí poloha tohoto souřadného systému je na dílu samotném a pohybuje se s ním. To je užitečné, pokud se má jednat na základě individuálních dílů, například v aplikacích vyjímání a vkládání. K dalším aplikacím patří sledování dopravníku, kdy se díl pohybuje po dopravníkové lince. V tomto případě se PCS pohybuje relativně vůči výchozím polohám WCS a MCS, takže pohyb TCP mechanismu do konkrétní polohy PCS musí zohledňovat měnící se odsazení mezi souřadnými systémy (viz obrázek 4).

Pochopení rozdílu mezi souřadnými systémy a způsobu jejich vzájemné interakce je klíčem k dosažení úspěšného polohování s využitím skupin v IEC. Pro dosažení požadované operace se společně využívají různé souřadné systémy. 

Příklad sledování dopravníku

Například v aplikaci sledování dopravníku můžete nejprve vydat příkaz k pohybu do MCS pro umístění TCP na začátek zóny sledování. Při definování umístění a orientace dílu počítá rutina sledování dopravníku odsazení dílu vůči výchozí poloze MCS mechanismu. Toto odsazení definuje PCS dílu a vztah MCS k funkci sledování dopravníku a při pohybu dílu upravuje odsazení PCS. Uživatel následně definuje pohyb v prostoru PCS pro vyjmutí dílu. Vzhledem k tomu, že odsazení PCS má šest stupňů volnosti, může se rovněž zohlednit situace, kdy dojde k otočení krabice na dopravníkovém pásu. Uživatel následně provede pohyb v prostoru PCS pro vyjmutí dílu.

Orientace nástroje odpovídající dílu je automatická (je-li to požadováno), neboť je zohledněna v odsazení mezi souřadnými systémy. Stejná poloha PCS se využívá pro každé vyjímání, přičemž se mění jen odsazení PCS, když dojde k výskytu nových dílů. Protože funkce sledování dopravníku neustále aktualizuje odsazení PCS, také TCP sleduje podél kladného směru dopravníku pro zohlednění pohybu dílu. 

Mark Wilder, aplikační technik polohování, Yaskawa America Inc. Upravil Chris Vavra, redaktor časopisu Control Engineering, cvavra@cfemedia.com.


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Automatizace a modernizace pivovarů 2019
2019-01-24 - 2019-01-24
Místo: Hotel Luční bouda, Pec pod Sněžkou
DIAGO 2019
2019-01-29 - 2019-01-30
Místo: Orea Resort Devět Skal ***, Sněžné - Milovy
Roboty 2019
2019-01-30 - 2019-02-01
Místo: Brno, hotel Avanti
Úspory v průmyslu
2019-03-05 - 2019-03-05
Místo: Hotel STEP ****, Praha
AMPER 2019
2019-03-19 - 2019-03-22
Místo: Výstaviště Brno

Katalog

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 720 981 181

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

Mitsubishi Electric Europe B.V.
Mitsubishi Electric Europe B.V.
Pekařská 621/7
155 00 Praha 5
tel. +420 251 551 470

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Na internetu
V tištěných médiích
Na veletrzích a výstavách
Jinde

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2018 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI