Rosnący stopień automatyzacji obejmujący wszystkie dziedziny przemysłu, w połączeniu z większym stopniem komplikacji linii produkcyjnych, coraz częściej zaciera granicę pomiędzy maszyną ?klasyczną? a CNC. Producenci maszyn nie chcą już prostego sterownika, lecz chcą mieć kompletną platformę do automatyzacji maszyn, która obejmuje napędy, sterowanie ruchem oraz ścieżką, wizualizację i pracę w sieci wszystkich komponentów. Sterownik ścieżki z funkcją CNC staje się integralną częścią systemu automatyki.
Firma B&R integruje sterowanie CNC, robotykę oraz sterowanie napędami w platformie programowej Generic Motion Control (GMC), zwiększając w ten sposób wydajność maszyn i systemów. Jedną z unikatowych cech GMC jest możliwość zastosowania tej platformy w połączeniu z każdym rodzajem napędu, również z napędami hydraulicznymi i serwomotorami. Platforma GMC gwarantuje bezproblemową integrację z wykorzystywanymi maszynami oraz ich precyzyjne dostosowanie do wykonywanych zadań. Dzięki elastyczności platformy GMC jej integracja z wykorzystywanymi już rozwiązaniami CNC i układami robotyki również przebiega bezproblemowo.
Elastyczne rozwiązanie
Co decyduje o tak niezwykłej wszechstronności? Po pierwsze system operacyjny czasu rzeczywistego stanowi środowisko niezbędne do wykonywania bardzo precyzyjnych zadań pozycjonowania. Czas cyklu CNC wynoszący 400 ?s pozwala na uzyskanie precyzji ścieżki w zakresie submikronowym. Generowane pozycje zadane są przesyłane bez żadnych opóźnień bezpośrednio do napędów poprzez sieć Ethernet POWERLINK. Co więcej, w systemie można wykorzystać praktycznie nieograniczoną liczbę wejść/wyjść. Innym istotnym aspektem jest fakt, że bieżący poziom techniczny rozwiązania automatyki może być zawarty w warstwie aplikacyjnej, a nie wbudowany bezpośrednio w rdzeń systemu CNC, co najczęściej jest spotykane w produktach innych producentów.
Więcej niż CNC
Wszystkie te funkcje mogą znaleźć zastosowanie także poza obszarem CNC. Jak wspomniano powyżej, maszyny są coraz częściej wyposażone w zespoły o funkcjach robotów lub w roboty przemysłowe, np. do podawania lub odbierania obrabianych detali. Dlatego idea sterowania całym rozwiązaniem automatyki z użyciem jednolitego systemu nie jest wcale bezzasadna. CNC firmy B&R ma interfejsy pozwalające na opis w systemie kinematyki struktury mechanicznej. Dostępne są tutaj dwa szczególnie istotne przekształcenia. Pierwsze to kinematyka odwrotna (inaczej transformacja odwrotna), drugie to kinematyka prosta (inaczej transformacja prosta).
Dzięki przekształceniu prostemu położenie w przestrzeni (położenie i orientacja) są obliczane z wykorzystaniem danych o kątach przegubów robota. Przekształcenie odwrotne stanowi odwrotność, czyli obliczenie kątów przegubów następuje na podstawie położenia w przestrzeni.
Zasada ta pozwala na wykorzystanie układów CNC do sterowania robotami. Specjalne właściwości CNC firmy B&R przynoszą korzyści w bardzo wielu aplikacjach. Na przykład, jeśli seria linii prostych jest zastępowana dowolnymi krzywymi, to zintegrowana funkcja Look-Ahead pozwala zapewnić optymalną prędkość ścieżki.
Architektura jest specjalnie dopasowana do zastosowań, w których istotna jest precyzja ścieżki oraz wymagane są również proste ruchy od punktu do punktu. Różne etapy przetwarzania mogą być wykonane z użyciem pojedynczego manipulatora. Robot pobiera detal ze składu. Następnie postępuje zgodnie z zaprogramowaną ścieżką i umieszcza obrabiany detal w odpowiednim miejscu.
CNC firmy B&R obsługuje funkcje przekształceń dla 6-osiowych, przegubowych ramion robotów oraz systemów SCARA. Programowanie wygląda tak samo jak w przypadku standardowych programów CNC, należy jednak opisać sześć osi. X, Y i Z określają położenie w przestrzeni, A, B i C określają orientację (np. kąty Eulera). W przyszłości będzie możliwe wykorzystanie innych języków programowania do opisu ruchów robota.
Powyższa koncepcja rozpoczęła rozwój przyszłych innowacyjnych rozwiązań dla maszyn.
Autor
Dyplomowany inżynier, dr Gernot Bachler pracuje w firmie B&R w Eggelsberg, Austria w dziale prac badawczo-rozwojowych nad ruchem.
Sterowanie numeryczne (CNC) i robotyka w B&R
Integracja sterowania CNC, robotyki i sterowania napędami
- Wszystkie rodzaje napędów
- Zintegrowane technologie bezpieczeństwa
- Bezproblemowa obsługa zadań maszyny
- Integracja z wykorzystywanymi rozwiązaniami CNC i układami robotyki
Przydatne funkcje CNC firmy B&R
- programy i procedury ruchu są zapisywane zgodnie z normą DIN 66025,
- podział na programy głównei podprogramy pozwala na łatwe zarządzanie programami NC,
- dodanie użytecznych funkcji do funkcji podstawowych określonych w normie,
- rozszerzone techniki programowania pozwalają na użycie elementów z języków wysokiego poziomu, takich jak pętle, instrukcje warunkowe i rozgałęzienia.
Funkcje dynamiczne:
- możliwość wpływu na dynamikę ścieżki,
- zintegrowana funkcja wstępnego przetwarzania ?Look Ahead? zapewnia stale zoptymalizowaną prędkość ścieżki.
Funkcje korekty błędów:
- swobodny obrót płaszczyzny roboczej w przestrzeni (3D),
- korekta nachylenia osi maszyny,
- dostrojenie narzędzi w celu skompensowania nierówności płaszczyzny roboczej.
Funkcje te pozwalają na uzyskanie dużej precyzji ścieżki, nawet dla maszyn, które są mechanicznie mniej precyzyjne.
