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VBI Lecture SeriesComputer-based Motion Control 內容摘要 建構運動控制系統 NI 運動控制器 Computer-Based 運動控制程式設計 運動影像整合進階應用 問題及建議 系統開放 整合性高 彈性極大 使用容易 成本考量 現有的工具豐富 運動控制– 於量測及自動化系統中扮演的角色 NI 運動控制工具 馬達控制系統 馬達控制系統 馬達控制系統 馬達控制系統 馬達控制系統 輕鬆規劃一個整合系統 National Instruments 提供您最簡單規劃馬達整合系統的環境 Measurement Automation Explorer 可規劃所有National Instruments的硬體設備 馬達控制硬體的安裝,組態設定及測試 在Measurement Automation Explorer (MAX)做基本的設定與檢測 Limits and home sensors Encoders Closed-loop stability Gain phase margin Transient response Performance measured using feedback sensor: Minimal incremental motion Bi-directional repeatability Accuracy Maximum velocity 馬達系統的組成要件 組件的選擇 分析馬達及周邊機構 決定馬達運動方式 選擇馬達/平台 選擇馬達驅動器 選擇控制器 選擇軟體平台 馬達及其相關機構件 選擇馬達 選擇馬達/平台 根據下列條件: 解析度 行程長度 反覆性 最大負載 馬達種類 馬達/平台網上諮詢 搜尋超過100個馬達及平台 馬達及平台規格比較 搜尋馬達控制器與平台連線圖示 /motion/advisors 回饋裝置及極限 回饋裝置 編碼器 增值編碼器 類比回饋 電位計 其他感測器 (扭力, 壓力等…) 其他回饋來源 IMAQ DAQ 極限及馬達I/O 用行程極限終點(Limit)來避免馬達控制系統損壞 用起點(Home)開關來標示參考點 用位置中斷點(Breakpoint)功能輸出作以觸發外部裝置 用高速位置擷取功能輸入來獲得與位置相關的數據 馬達驅動器或放大器 馬達驅動器的要求 馬達驅動器要與馬達相匹配 例如, 二相式步進馬達需要二相式的馬達驅動器等… 提供足夠的驅動力: 電流峰值 -損壞馬達？ 連續電流值 -扭力大小？ 電壓 –速度大小？ NI馬達驅動器 MID系列(伺服及步進馬達) 萬用馬達介面 (UMI) 方便用來與他廠牌的驅動器連接 網上驅動器推薦 /motion/advisors 可找到他廠驅動器的資訊 馬達控制器 馬達控制器的目的 板上計算每一個移動命令的軌跡以減少Windows的干擾 提供扭力命令給馬達驅動器 馬達極限及緊急停止之監視控制 閉路PID迴圈 一個簡單運動軌跡之特徵 一個運動軌跡開始於 起始點位置(SP), 加速度(Acceleration), 持續以目標速度(Target Velocity) 運行一段預設時間, 然後減速至目標位置 (Target Position). 運動控制的幾種描述方式 簡單點對點的移動 向量點對點的移動 連續運動 循跡控制/任意路徑 基本運動模式 點對點位置模式 (範圍和控制器解析度有關) 梯形加減速 絕對或相對目標位置 速度模式 無限距離永久維持某速度 可動態連續改變馬達速度 (Velocity Profiling) 多軸同步運動 基本運動方式 簡單單軸點對點運動 需要運動目標位置 基本運動模式 (定位方式) 起點(Home)開關 硬體開關裝置 可設定尋找起點的方向及模式 尋找歸零點(Find Index) 從起點位置開始尋找編碼器的歸零點(Index) 一般將尋找歸零點的位置定義為該軸的零點 進階運動模式 S 形加減速 可減少突然加減速 ( Jerk ) 需要DSP或靠效能的處理器方能完成 進階運動模式 向量空間多軸控制 直線 2D 3D 補間 平面圓弧、立體螺旋及立體圓弧補間 DSP 晶片即時計算立方平滑曲面以內插方式進行圓弧補間 進階運動模式 向量點對點運動 需要X 位置及Y 位置 進階運動模式 高速位置擷取 在某個時刻即時偵測馬達位置 位置中斷點輸出 馬達行經一個預定的位置時輸出一個數位觸發 連續運動 ( Blending ) 連結兩段運動軌跡 ( 直線與直線、直線與圓弧、圓弧與圓弧 ) 兩段運動軌跡之間可設定減速與否或停留時間 連續運動 ( Blending ) 連續運動 ( Blending ) 調和運動 需要二個向量運動及一個調和係數 循跡控制 (Contour