W sterowniku PLCopen układ współrzędnych jest punktem odniesienia do zdefiniowania sześciu stopni swobody (DOF). Inżynierowie muszą zrozumieć, w jaki sposób różne układy współrzędnych oddziałują na siebie i które ramy są ważne dla zrozumienia.
Zrozumienie różnic między układami współrzędnych i ich wzajemnej interakcji jest kluczem do skutecznego sterowania ruchem za pomocą grup. W części 4 PLCopen, światowego standardu sterowania ruchem programowalnego sterownika IEC{1}}, wprowadzono koncepcję wieloosiowego skoordynowanego ruchu z wykorzystaniem grup. Grupa to zbiór osi, które współpracują ze sobą zgodnie ze wspólnym mechanizmem, aby zapewnić ścieżkę ruchu w trzech wymiarach. Przykłady obejmują systemy portalowe, roboty z ramieniem przegubowym, roboty trójkątne lub mechanizmy łączące; Wiele osi współpracuje ze sobą, aby osiągnąć wielowymiarowy ruch urządzenia.
W ramach nowej funkcjonalności koncepcja układów współrzędnych w sterownikach stała się ważnym tematem do zrozumienia. Układ współrzędnych jest punktem odniesienia, który definiuje sześć stopni swobody (DOF): X, Y i Z dla współrzędnych kartezjańskich oraz kąty Rx, Ru i Rz opisujące stopień obrotu każdej osi (zwane kątami Eulera) .
Każdy kontrolowany mechanizm, komponent lub jednostka pracy ma swój własny układ współrzędnych. Ponieważ sterownik PLCopen może sterować wieloma grupami, z których każda pracuje nad wieloma częściami, ważne jest, aby programista zrozumiał, w jaki sposób współdziałają ze sobą różne układy współrzędnych.
Każdy układ współrzędnych ma początek, który jest używany do określenia punktu zerowego we wszystkich współrzędnych. Kierunek każdej osi określa reguła prawej dłoni (patrz rysunek 1). Jeśli palec wskazujący wskazuje dodatni kierunek X, wyprostowany palec środkowy (pod kątem prostym do palca wskazującego) wskazuje dodatni kierunek Y, a wyciągnięty kciuk wskazuje dodatni kierunek Z.
Kierunek kąta jest określany za pomocą reguły prawej spirali (patrz rysunek 2). Kciuk wskazuje dodatni kierunek osi, a palec zgina się wokół osi w dodatnim kierunku obrotu osi.
Położenie silnika
Na koniec sterownik steruje pozycją poszczególnych silników. Każda oś w grupie ma swój własny układ współrzędnych osi (ACS), którym jest pozycja obrotowa silnika. W przypadku najbardziej złożonych mechanizmów, takich jak roboty z ramieniem przegubowym, roboty triangulacyjne i mechanizmy łączące, położenie układu współrzędnych z pojedynczą osią nie oznacza, że wszystko jest wykonywane samodzielnie; To dzięki koordynacji tych osi pozycja maszyny jest określana za pomocą obliczeń kinematycznych. Obliczenia te mogą być wykonywane wewnątrz kontrolera lub przez samodzielny kontroler robota.
Podstawowym układem współrzędnych dla każdej grupy jest układ współrzędnych maszyny (MCS). Producent maszyny określa źródło układu współrzędnych maszyny. W przypadku robotów z ramieniem przegubowym i robotów trójkątnych zwykle znajduje się na podstawie robota. Następnie sterownik wykonuje obliczenia kinematyczne w celu określenia układu współrzędnych tablicy narzędzi (TPCS), który jest punktem końcowym samej maszyny. Ten układ współrzędnych sam w sobie nie jest przydatny dla programisty, ale można go użyć do zdefiniowania początku położenia narzędzia. Nóż ma własny układ współrzędnych, a mianowicie układ współrzędnych narzędzia (TCS).
Polecenie pozycji
Zazwyczaj narzędzie jest wyśrodkowane na końcu maszyny, więc może to być tak proste, jak przesunięcie w dodatnim kierunku Z układu współrzędnych tablicy narzędziowej, a także może wymagać komponentu Rz w celu uwzględnienia obrotu. Układ współrzędnych narzędzia jest najczęściej używany do powolnego ruchu i pozycji uczenia, ale nie jest często używany w ruchu automatycznym. Punktem początkowym układu współrzędnych narzędzia jest punkt środkowy narzędzia (TCP), który jest punktem początkowym polecenia przemieszczenia. Po wywołaniu przesunięcia w układzie współrzędnych maszyny punkt środkowy narzędzia przesuwa się do tej pozycji (patrz rysunek 3).
Ponieważ każda grupa ma swój własny początek układu współrzędnych maszyny, przenoszenie wielu grup do tej samej pozycji w przestrzeni wymaga, aby każda grupa miała własną instrukcję położenia względem jej położenia w układzie współrzędnych maszyny. Na przykład, jeśli dwa roboty podnoszące podnoszą przedmioty z tego samego przenośnika, to każdy podbieracz przesuwa się do tej samej pozycji na taśmie przenośnika, wymagane są różne instrukcje dotyczące pozycji w układzie współrzędnych maszyny.
Aby uprościć przemieszczanie w podobnych współdzielonych przestrzeniach, początek układu współrzędnych maszyny dla każdej grupy można uzyskać z początku światowego układu współrzędnych (GUW) plus przesunięcie. Każda jednostka pracy ma tylko jedno źródło światowego układu współrzędnych. Podczas konfigurowania pojedynczej grupy należy zdefiniować odsunięcie od początku globalnego układu współrzędnych. Dzięki temu wiele agencji może korzystać ze wspólnego układu współrzędnych w celu uproszczenia programowania.
Ostatnim układem współrzędnych, który należy wziąć pod uwagę, jest układ współrzędnych komponentu (PCS). Ten układ współrzędnych służy do definiowania pozycji i orientacji każdego obiektu w przestrzeni świata. Początek tego układu współrzędnych znajduje się na części i porusza się wraz z częścią. Jest to przydatne podczas pracy na pojedynczych częściach, na przykład w aplikacji typu „podnieś i umieść”. Inne zastosowania obejmują śledzenie przenośnika, w którym komponenty poruszają się wzdłuż taśmy przenośnika. W tym przypadku układ współrzędnych komponentu przesuwa się względem początku globalnego układu współrzędnych i układu współrzędnych maszyny, więc przesunięcie punktu środkowego narzędzia maszyny do określonej pozycji układu współrzędnych komponentu musi uwzględniać zmieniające się przesunięcie między różnymi układy współrzędnych (patrz rysunek 4).
Zrozumienie różnic między układami współrzędnych i ich wzajemnej interakcji jest kluczem do skutecznego sterowania ruchem za pomocą grup w IEC. Różne układy współrzędnych współpracują ze sobą, aby wykonać żądaną operację.
Przykład śledzenia taśmy przenośnika
W aplikacji śledzenia taśmy przenośnika pierwszym poleceniem może być przesunięcie punktu środkowego narzędzia w układzie współrzędnych maszyny w celu zlokalizowania punktu środkowego narzędzia w początkowej pozycji obszaru śledzenia. Położenie i orientacja części są zdefiniowane, a procedura śledzenia nadajnika oblicza przesunięcie części do początku układu współrzędnych maszyny mechanicznej. To przesunięcie definiuje układ współrzędnych komponentu części oraz związek między układem współrzędnych maszyny a funkcją śledzenia przenośnika. Odsunięcie układu współrzędnych komponentu jest dostosowywane w miarę przesuwania się części. Następnie użytkownik definiuje ruch w przestrzeni układu współrzędnych części, aby podnieść część. Ponieważ przesunięcie układu współrzędnych komponentu ma 6 stopni swobody, w razie potrzeby można również otworzyć pudełko na taśmie przenośnika. Następnie użytkownik wykonuje przemieszczenie w przestrzeni układu współrzędnych części, aby podnieść część.
Orientacja narzędzia jest automatycznie dopasowywana do części (w razie potrzeby), a przesunięcie między układami współrzędnych uwzględnia te czynniki. To samo położenie układu współrzędnych części jest używane dla każdego pobrania, a przesunięcie układu współrzędnych części zmienia się tylko po napotkaniu nowej części. Ponieważ funkcja śledzenia taśmy przenośnika stale aktualizuje przesunięcie układu współrzędnych elementu, punkt środkowy narzędzia jest również śledzony wzdłuż dodatniego kierunku taśmy przenośnika, aby rozwiązać problem z ruchem elementu.