Tehokkaat servojärjestelmät roboteissa

Robottiteollisuudessa servokäytöt ovat yleinen aihe.Teollisuus 4.0:n nopeutetun muutoksen myötä myös robotin servokäyttö on päivitetty.Nykyinen robottijärjestelmä ei edellytä käyttöjärjestelmältä ainoastaan ​​useiden akseleiden ohjaamista, vaan myös älykkäämpien toimintojen aikaansaamista.

Jokaisessa solmussa moniakselisen teollisuusrobotin toiminnassa, sen on käytettävä eri suuruisia voimia kolmessa ulottuvuudessa suorittaakseen tehtäviä, kuten sarjan käsittelyä.Moottoritrobotissa ovatpystyy tarjoamaan vaihtelevan nopeuden ja vääntömomentin tarkissa kohdissa, ja ohjain käyttää niitä koordinoimaan liikettä eri akseleilla, mikä mahdollistaa tarkan paikantamisen.Kun robotti on suorittanut käsittelytehtävän, moottori vähentää vääntömomenttia ja palauttaa robottivarren alkuperäiseen asentoonsa.

Koostuu tehokkaasta ohjaussignaalin käsittelystä, tarkasta induktiivisesta takaisinkytkemisestä, virtalähteistä ja älykkäästämoottorikäytöt, tämä erittäin tehokas servojärjestelmätarjoaa hienostuneen lähes hetkellisen vasteen tarkan nopeuden ja vääntömomentin säädön.

Nopea reaaliaikainen servosilmukan ohjaus – ohjaussignaalin käsittely ja induktiivinen takaisinkytkentä

Servosilmukan nopean digitaalisen reaaliaikaisen ohjauksen toteuttamisen perusta on erottamaton mikroelektroniikan valmistusprosessin päivittämisestä.Yleisin kolmivaiheinen sähkökäyttöinen robottimoottori esimerkkinä, PWM-kolmivaiheinvertteri tuottaa suurtaajuisia pulssijänniteaaltomuotoja ja lähettää nämä aaltomuodot moottorin kolmivaiheisiin käämeihin itsenäisissä vaiheissa.Kolmesta tehosignaalista moottorin kuormituksen muutokset vaikuttavat virran takaisinkytkentään, joka havaitaan, digitoidaan ja lähetetään digitaaliselle prosessorille.Digitaalinen prosessori suorittaa sitten nopeita signaalinkäsittelyalgoritmeja määrittääkseen lähdön.

Tässä ei vaadita vain digitaalisen prosessorin korkeaa suorituskykyä, vaan myös virtalähteelle on asetettu tiukat suunnitteluvaatimukset.Katsotaanpa ensin prosessorin osaa.Ydinlaskentanopeuden on pysyttävä automaattisten päivitysten tahdissa, mikä ei ole enää ongelma.Jotkut toiminnanohjaussirutintegroida prosessorin ytimeen A/D-muuntimet, paikan/nopeuden ilmaisukertoimen laskurit, PWM-generaattorit jne., jotka ovat välttämättömiä moottorin ohjauksessa, mikä lyhentää huomattavasti servo-ohjaussilmukan näytteenottoaikaa ja toteutetaan yhdellä sirulla.Se ottaa käyttöön automaattisen kiihdytys- ja hidastusohjauksen, vaihteiden synkronoinnin ohjauksen ja kolmen aseman, nopeuden ja virran digitaalisen kompensoinnin ohjauksen.

Ohjausalgoritmit, kuten nopeuden myötäkytkentä, kiihtyvyyden myötäkytkentä, alipäästösuodatus ja sag-suodatus, on myös toteutettu yhdellä sirulla.Prosessorin valintaa ei toisteta tässä.Edellisissä artikkeleissa on analysoitu erilaisia ​​robottisovelluksia, olipa kyseessä sitten edullinen sovellus tai sovellus, jolla on korkeat vaatimukset ohjelmoinnin ja algoritmien suhteen.Markkinoilla on jo paljon vaihtoehtoja.Edut erilaisia.

Ei vain virran palautetta, vaan myös muuta havaittua dataa lähetetään säätimelle järjestelmän jännitteen ja lämpötilan muutosten seuraamiseksi.Korkearesoluutioinen virran ja jännitteen mittauspalaute on aina ollut haastemoottorin ohjaus.Havaitsee palautetta kaikista shunteista/Hall-antureista/magnetic sensors samaan aikaan on epäilemättä paras, mutta tämä on erittäin vaativaa suunnittelulle ja laskentatehon pitää pysyä mukana.

Samaan aikaan signaalin katoamisen ja häiriöiden välttämiseksi signaali digitoidaan lähellä anturin reunaa.Näytteenottotaajuuden kasvaessa signaalin ajautumisesta aiheutuu monia datavirheitä.Suunnittelun on kompensoitava nämä muutokset induktion ja algoritmin säädön avulla.Tämä mahdollistaa servojärjestelmän pysymisen vakaana erilaisissa olosuhteissa.

Luotettava ja tarkka servokäyttö – virtalähde ja älykäs moottorikäyttö

Teholähteet erittäin nopeilla kytkentätoiminnoilla ja vakaalla korkean resoluution ohjausteholla luotettava ja tarkka servoohjaus.Tällä hetkellä monet valmistajat ovat integroineet suurtaajuisia materiaaleja käyttäviä tehomoduuleja, jotka on paljon helpompi suunnitella.

Hakkuriteholähteet toimivat ohjainpohjaisessa suljetun silmukan teholähteen topologiassa, ja kaksi yleisesti käytettyä tehokytkintä ovat teho-MOSFETit ja IGBT:t.Porttiohjaimet ovat yleisiä järjestelmissä, joissa käytetään kytkinmuotoisia virtalähteitä, jotka säätelevät jännitettä ja virtaa näiden kytkinten porteissa ohjaamalla ON/OFF-tilaa.

Hakkuriteholähteiden ja kolmivaiheisten invertterien suunnittelussa erilaisia ​​korkean suorituskyvyn älykkäitä gate-ajureita, sisäänrakennetuilla FET-ajureilla ja integroiduilla ohjaustoiminnoilla varustettuja ajureita tulee esiin loputtomana virtana.Sisäänrakennetun FET:n ja virran näytteenottotoiminnon integroitu suunnittelu voi vähentää huomattavasti ulkoisten komponenttien käyttöä.PWM- ja salli-, ylempien ja alempien transistorien ja Hall-signaalitulon looginen konfiguraatio lisää huomattavasti suunnittelun joustavuutta, mikä paitsi yksinkertaistaa kehitysprosessia, myös parantaa tehon tehokkuutta.

Servoohjainpiirit maksimoivat myös integroinnin tason, ja täysin integroidut servoohjainpiirit voivat lyhentää huomattavasti kehitysaikaa servojärjestelmien erinomaisen dynaamisen suorituskyvyn saavuttamiseksi.Esiohjaimen, tunnistus-, suojapiirien ja tehosillan integrointi yhdeksi paketiksi minimoi kokonaisvirrankulutuksen ja järjestelmäkustannukset.Tässä on listattu Trinamic (ADI) täysin integroitu servoajurin IC-lohkokaavio, kaikki ohjaustoiminnot on toteutettu laitteistossa, integroitu ADC, paikkaanturiliitäntä, asentointerpolaattori, täysin toimiva ja soveltuu erilaisiin servo-sovelluksiin.

 

Täysin integroitu servoohjaimen IC, Trinamic (ADI)

yhteenveto

Tehokkaassa servojärjestelmässä tehokas ohjaussignaalin käsittely, tarkka induktion takaisinkytkentä, virtalähde ja älykäs moottorikäyttö ovat välttämättömiä.Tehokkaiden laitteiden yhteistyö voi tarjota robotille tarkan nopeuden ja vääntömomentin ohjauksen, joka reagoi välittömästi liikkeen aikana reaaliajassa.Paremman suorituskyvyn lisäksi kunkin moduulin korkea integrointi tarjoaa myös alhaisemmat kustannukset ja korkeamman työtehokkuuden.