Chuyển Động Phối Hợp Chủ Đạo: Đồng Bộ Hệ Thống Servo Nhiều Trục

Trong thế giới tự động hóa công nghiệp, việc điều khiển một động cơ đơn lẻ khá đơn giản. Tuy nhiên, phối hợp ba trục trở lên hoạt động như một đơn vị đòi hỏi các chiến lược điều khiển tiên tiến. Dù bạn đang xây dựng một cần trục tùy chỉnh hay một rô-bốt khớp nối, chuyển động phối hợp giúp đơn giản hóa các phép tính không gian phức tạp. Công nghệ này cho phép nhiều khớp cùng đạt đến điểm đích đồng thời, đảm bảo đường đi của máy mượt mà và có thể dự đoán được.

Hiểu về Hệ tọa độ Khớp nối và Hệ tọa độ Đề-các

Rô-bốt công nghiệp thường dựa vào các khớp quay. Mỗi động cơ di chuyển đến một giá trị góc cụ thể. Để tìm vị trí cuối cùng của công cụ (X, Y, Z), bộ điều khiển thực hiện "động học thuận." Ngược lại, "động học nghịch" tính toán các góc khớp cần thiết để đến một điểm cụ thể trong không gian.

Khi lập trình trong các môi trường như Studio 5000, bạn phải chọn hệ tọa độ. Hệ tọa độ Đề-các tuyến tính (X, Y, Z) thường dễ quản lý hơn cho người mới bắt đầu. Chúng loại bỏ nhu cầu chuyển đổi lượng giác phức tạp trong logic PLC của bạn.

Thiết lập Hệ thống Phối hợp Đa trục

Việc thiết lập một hệ thống phối hợp chi tiết hơn nhiều so với đồng bộ bánh răng hoặc cam tiêu chuẩn. Trước tiên, bạn phải nhóm các servo của mình vào một "Hệ thống Phối hợp" trong nhóm chuyển động. Đối tượng phần mềm này đóng vai trò là vùng chứa cho tất cả các trục liên quan.

Trình hướng dẫn Hệ thống Phối hợp cho phép bạn định nghĩa các tham số thiết yếu. Bạn có thể chỉ định số trục, hình học hệ thống và các độ lệch cơ khí. Hơn nữa, bạn phải đặt giới hạn tốc độ và gia tốc tối đa cho toàn bộ nhóm. Điều này đảm bảo trục chậm nhất quyết định thời gian đường đi tổng thể, tránh gây áp lực cơ học.

Logic PLC Cần thiết cho Chuyển động Phối hợp

Để điều khiển các hệ thống này, kỹ sư sử dụng các lệnh Chuyển động Phối hợp (MC) đặc biệt. Khác với các khối Di chuyển Trục (MAM) tiêu chuẩn, các lệnh này xem hệ thống như một thực thể duy nhất.

• MCLM (Di chuyển Tuyến tính): Di chuyển điểm trung tâm công cụ theo đường thẳng giữa hai tọa độ.

• MCCM (Di chuyển Hình tròn): Tạo các cung 2D hoặc 3D chính xác bằng bán kính hoặc điểm tâm đã định.

• MCPM (Di chuyển Theo Đường đi): Xử lý các quỹ đạo phức tạp cho hình học rô-bốt SCARA hoặc Delta.

Nếu bạn cần dừng hệ thống, phải dùng lệnh Dừng Chuyển động Phối hợp (MCS). Lệnh này đảm bảo tất cả các trục giảm tốc đồng thời, giữ nguyên tính toàn vẹn của đường đi ngay cả khi dừng lại.

So sánh Chuyển động Phối hợp và Đồng bộ

Nhiều kỹ sư nhầm lẫn giữa "bánh răng điện tử" và "chuyển động phối hợp." Trong bánh răng điện tử, một trục theo sau trục khác với tỉ lệ cố định. Tuy nhiên, trong chuyển động phối hợp, các trục không bị khóa cứng. Bạn vẫn có thể điều khiển một trục riêng lẻ bằng khối di chuyển tiêu chuẩn mà không ảnh hưởng đến các trục khác.

Điểm hay của chuyển động phối hợp là đồng bộ về thời gian. Bộ điều khiển tự động điều chỉnh vận tốc của từng động cơ. Kết quả là tất cả các trục bắt đầu và dừng cùng lúc chính xác, bất kể khoảng cách mỗi trục phải di chuyển.

Quan điểm của tác giả: Tại sao Phối hợp lại Quan trọng

Theo kinh nghiệm của tôi, sự chuyển dịch sang chuyển động phối hợp là bước ngoặt lớn cho rô-bốt tự làm và tự động hóa nhà máy chuyên biệt. Trước đây, bạn cần bộ điều khiển rô-bốt riêng để đạt được đường đi mượt mà. Ngày nay, các PLC hiện đại xử lý các phép tính này bên trong. Sự hội tụ giữa điều khiển PLC và rô-bốt giảm chi phí phần cứng và đơn giản hóa kiến trúc truyền thông trên sàn nhà máy.