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高川運(yùn)動(dòng)控制卡功能系列----電子凸輪
2021-12-13

電子凸輪


目錄

概述.................................................................................................................................. 1

1. 基本介紹................................................................................................................... 1

1.1 基本原理......................................................................................................... 2

1.2 基本特點(diǎn)......................................................................................................... 2

2. 應(yīng)用講解................................................................................................................... 3

2.1 硬件部分......................................................................................................... 3

2.2 軟件部分......................................................................................................... 3

1 工具介紹................................................................................................ 3

2 指令介紹................................................................................................ 3

3 應(yīng)用案例................................................................................................ 7

3. 注意事項(xiàng)................................................................................................................... 9

 


概述

利用構(gòu)造的凸輪曲線(xiàn)來(lái)模擬機(jī)械凸輪,以達(dá)到機(jī)械凸輪系統(tǒng)相同凸輪軸與主軸之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軟件系統(tǒng)。

1. 基本介紹

1.1 基本原理

電子凸輪屬于多軸同步運(yùn)動(dòng)(速度位置同步),這種運(yùn)動(dòng)(也叫Follow運(yùn)動(dòng))是基于主軸和一個(gè)或者多個(gè)從軸系統(tǒng)。主軸可以是物理軸,也可以是虛擬軸(一種算法, 沒(méi)有實(shí)際的輸出);

電子凸輪是直接將軌跡點(diǎn)輸入到驅(qū)動(dòng)器內(nèi),通過(guò)設(shè)定的計(jì)算方式進(jìn)行伺服控制,達(dá)到和機(jī)械凸輪相同的加工目的,實(shí)現(xiàn)一種周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng);

啟動(dòng)位置和終點(diǎn)位置是否一致可以將電子凸輪曲線(xiàn)分為閉式曲線(xiàn)和開(kāi)式曲線(xiàn),如圖1.1.1;

圖1.1.1 電子凸輪運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)

1.2 基本特點(diǎn)

電子凸輪靈活,軌跡易于改動(dòng),方便根據(jù)需求加工軌跡,不需要繁瑣更改機(jī)械凸輪;

當(dāng)要改變凸輪的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí),加工機(jī)械凸輪的成本較高,難度較大,而電子凸輪只需簡(jiǎn)單的設(shè)定一些軌跡參數(shù)即可,不需要產(chǎn)生新的成本;

機(jī)械凸輪會(huì)磨損,通常是機(jī)床噪音的最大來(lái)源,而用電子凸輪可減輕運(yùn)行阻力及噪音,減輕機(jī)身重量,提高效率;

每組 Follow 運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián)的兩個(gè)軸,被跟隨軸稱(chēng)為主軸,跟隨軸稱(chēng)為從軸。多個(gè)從軸可以跟隨同一個(gè)主軸,從軸又可以作為其他軸的主軸

從軸可以跟隨主軸的規(guī)劃位置或者實(shí)際位置,從軸也可以直接跟隨外部的編碼器輸入從軸可以指跟隨主軸的某個(gè)運(yùn)動(dòng)方向(正向或者負(fù)向)或者雙向跟隨;

與從軸之間的同步,通過(guò)用戶(hù)設(shè)定的多個(gè)數(shù)據(jù)段自動(dòng)規(guī)劃,每個(gè)數(shù)據(jù)段包含主軸位移,從軸位移,速度規(guī)劃類(lèi)型三個(gè)參數(shù),即主軸在完成設(shè)定位移的過(guò)程中,從軸也自動(dòng)完成設(shè)定位移,這個(gè)過(guò)程中的速度曲線(xiàn)由速度規(guī)劃類(lèi)型決定;

每個(gè)從軸有兩個(gè) FIFO 用于緩存同步數(shù)據(jù)段,每個(gè) FIFO 最多可以存儲(chǔ) 32 個(gè)數(shù)據(jù)段,通過(guò)手動(dòng)切換,其中一個(gè) FIFO 的數(shù)據(jù)用完后會(huì)自動(dòng)切換到另外一個(gè) FIFO;

通過(guò)配置 FIFO 的循環(huán)次數(shù),可實(shí)現(xiàn)從軸周期性的跟隨;

同步的啟動(dòng)可以配置為立即啟動(dòng),也可以配置為主軸穿越某個(gè)位置時(shí)自動(dòng)啟動(dòng);

2. 應(yīng)用講解

2.1 硬件部分

2.2 軟件部分

1)工具介紹

通過(guò)GCS.exe工具對(duì)電子凸輪的使用配置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。GCS.exe工具連接控制器,點(diǎn)擊功能->Follow(電子凸輪)運(yùn)動(dòng),打開(kāi)測(cè)試軸1,測(cè)試軸2,如圖2.2.1電子凸輪測(cè)試。

圖2.2.1 電子凸輪測(cè)試

從圖2.1的Follow(電子凸輪)運(yùn)動(dòng)工具中測(cè)試,添加主軸位移、從軸位移和跟隨類(lèi)型,添加位置點(diǎn)沒(méi)有限制;參數(shù)設(shè)置列表中,從軸通道、跟隨主軸、主軸類(lèi)型、跟隨方向和循環(huán)次數(shù)根據(jù)需求選擇即可;對(duì)于Fifo序號(hào),用來(lái)設(shè)置從軸緩存同步數(shù)據(jù)段的;啟動(dòng)模式如果選擇主軸穿越啟動(dòng),當(dāng)主軸達(dá)到設(shè)定的穿越位置從軸方可響應(yīng);配置完成執(zhí)行1.配置,2.壓入數(shù)據(jù)和3.啟動(dòng);值得注意的是,啟動(dòng)前,需要把軸位置,狀態(tài)清零。

2)指令介紹

以下為電子凸輪常用功能函數(shù)的詳細(xì)說(shuō)明。

電子凸輪

函數(shù)原形

函數(shù)說(shuō)明

NMC_MtFollowSetDir

設(shè)置FOLLOW跟隨方向

NMC_MtFollowGetDir

獲取FOLLOW跟隨方向

NMC_MtFollowSetMaster

設(shè)置FOLLOW主軸參數(shù)

NMC_MtFollowGetMaster

獲取FOLLOW主軸參數(shù)

NMC_MtFollowSetLoopCount

設(shè)置FOLLOW的循環(huán)執(zhí)行次數(shù)

NMC_MtFollowGetLoopCount

獲取FOLLOW的循環(huán)執(zhí)行次數(shù)

NMC_MtFollowSetEvent

設(shè)置FOLLOW的的啟動(dòng)事件

NMC_MtFollowGetEvent

獲取FOLLOW的啟動(dòng)事件

NMC_MtFollowGetSpace

獲取FOLLOWfifo剩余空間

NMC_MtFollowPushData

設(shè)置FOLLOW的數(shù)據(jù)

NMC_MtFollowClear

清除FOLLOW對(duì)應(yīng)fifo號(hào)的數(shù)據(jù)

NMC_MtFollowStart

啟動(dòng)Follow運(yùn)動(dòng)

NMC_MtFollowSwitch

切換Follow運(yùn)動(dòng)的fifo號(hào)

 

(1)設(shè)置單軸運(yùn)動(dòng)速度曲線(xiàn)類(lèi)型

NMC_MtSetPrfMode( HAND axisHandle,  short mode );

參數(shù)

輸入/輸出

描述

axisHandle

輸入

軸句柄

mode

輸入

各軸的規(guī)劃模式

#define MT_NONE_PRF_MODE     (-1) // 無(wú)效

#define MT_PTP_PRF_MODE      (0)    // 梯形規(guī)劃

#define MT_JOG_PRF_MODE      (1)    // 連續(xù)速度模式

#define MT_CRD_PRF_MODE      (3)    // 坐標(biāo)系

#define MT_GANTRY_MODE       (4)    // 龍門(mén)跟隨模式

#define MT_PT_PRF_MODE       (5)  //   PT模式

#define   MT_MULTI_LINE_MODE   (6)  // 多軸直線(xiàn)插補(bǔ)

#define MT_GEAR_PRF_MODE     (7)    // 電子齒輪模式

#define MT_FOLLOW_PRF_MODE   (8)  // Follow跟隨模式

注意:坐標(biāo)系模式不需要通過(guò)NMC_MtSetPrfMode設(shè)置

 

(2)單軸JOG運(yùn)動(dòng)

NMC_MtMoveJog(HAND axisHandle, double acc, double dec, double maxVel, short  smoothCoef, short clrStsFlag);

參數(shù)

輸入/輸出

描述

axisHandle

輸入

軸句柄

acc

輸入

加速度,脈沖/ms^2

dec

輸入

減速度,脈沖/ms^2

maxVel

輸入

最大速度,脈沖/ms

smoothCoef

輸入

平滑系數(shù),[0,   199], 單位ms

clrStsFlag

輸入

是否運(yùn)動(dòng)前先清除軸狀態(tài),0:不清除,1:清除

 

(3)設(shè)置FOLLOW跟隨方向

NMC_MtFollowSetDir(HAND axisHandle, short dir);

參數(shù)

輸入/輸出

描述

axisHandle

輸入

從軸句柄

dir

輸入

=0:雙向跟隨

<0:< span="">負(fù)向跟隨

>0:正向跟隨

 

(4)獲取FOLLOW跟隨方向

NMC_MtFollowGetDir(HAND axisHandle, short *pDir);

參數(shù)

輸入/輸出

描述

axisHandle

輸入

從軸句柄

pDir

輸出

=0:雙向跟隨

<0:< span="">負(fù)向跟隨

>0:正向跟隨

 

(5)設(shè)置FOLLOW主軸參數(shù)

NMC_MtFollowSetMaster(HAND axisHandle, short masterNo, short masterType);

參數(shù)

輸入/輸出

描述

axisHandle

輸入

從軸句柄

masterNo

輸入

主軸序列號(hào)(0~N)

masterType

輸入

主軸類(lèi)型

#define PROFILE_FOLLOW_MASTER_NONE  (0) //   0:無(wú)效

#define   PROFILE_FOLLOW_MASTER_AXIS_PRF  (1)     //   1:AXIS規(guī)劃值

#define   PROFILE_FOLLOW_MASTER_AXIS_ENC  (2)     //   2:AXIS反饋值

#define PROFILE_FOLLOW_MASTER_ENC       (3)       // 3:編碼器值

 

(6)獲取FOLLOW主軸參數(shù)

NMC_MtFollowGetMaster(HAND axisHandle, short *pMasterNo, short *pMasterType);

參數(shù)

輸入/輸出

描述

axisHandle

輸入

從軸句柄

pMasterNo

輸出

主軸序列號(hào)(0~N)

pMasterType

輸出

主軸類(lèi)型,見(jiàn)宏定義

 

(7)設(shè)置FOLLOW的循環(huán)執(zhí)行次數(shù)

NMC_MtFollowSetLoopCount(HAND axisHandle, long loopCnt);

參數(shù)

輸入/輸出

描述

axisHandle

輸入

從軸句柄

loopCnt

輸入

循環(huán)次數(shù)

 

(8)獲取FOLLOW的循環(huán)執(zhí)行次數(shù)

NMC_MtFollowGetLoopCount(HAND axisHandle, long *pLoopCnt);

參數(shù)

輸入/輸出

描述

axisHandle

輸入

從軸句柄

ploopCnt

輸出

循環(huán)次數(shù)

 

(9)設(shè)置FOLLOW的的啟動(dòng)事件

NMC_MtFollowSetEvent(HAND axisHandle, short eventType, short masterDir, long pos);

參數(shù)

輸入/輸出

描述

axisHandle

輸入

從軸句柄

eventType

輸入

1:表示調(diào)用啟動(dòng)指令以后立即啟動(dòng)

2:表示主軸穿越設(shè)定位置以后啟動(dòng)跟隨

masterDir

輸入

穿越啟動(dòng)時(shí),主軸的運(yùn)動(dòng)方向:1主軸正向運(yùn)動(dòng),-1 主軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)

pos

輸入

穿越位置

 

(10)獲取FOLLOW的的啟動(dòng)事件

NMC_MtFollowGetEvent(HAND axisHandle, short *pEventType, short *pMasterDir, long *pPos);

參數(shù)

輸入/輸出

描述

axisHandle

輸入

從軸句柄

pEventType

輸出

1 表示調(diào)用啟動(dòng)指令以后  立即啟動(dòng)

2表示主軸穿越設(shè)定位置以后啟動(dòng)跟隨

pMasterDir

輸出

穿越啟動(dòng)時(shí),主軸的運(yùn)動(dòng)方向:1 主軸正向運(yùn)動(dòng),-1 主軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)

pPos

輸出

穿越位置

 

(11)獲取FOLLOW的fifo剩余空間

NMC_MtFollowGetSpace(HAND axisHandle, short *pSpace, short fifoNo);

參數(shù)

輸入/輸出

描述

axisHandle

輸入

從軸句柄

pSpace

輸出

空間大小

fifoNo

輸入

fifo號(hào),0或1

 

(12)設(shè)置FOLLOW的數(shù)據(jù)

NMC_MtFollowPushData(HAND axisHandle, long masterPos, double slavePos, short type, short fifoNo;

參數(shù)

輸入/輸出

描述

axisHandle

輸入

從軸句柄

masterPos

輸入

主軸位移

slavePos

輸入

從軸位移

type

輸入

數(shù)據(jù)段類(lèi)型:0普通段,默認(rèn);1勻速段;2 減速到 0 段;3保持 FIFO 之間速度連續(xù)

fifoNo

輸入

fifo號(hào),0或1

 

(13)清除FOLLOW對(duì)應(yīng)fifo號(hào)的數(shù)據(jù)

NMC_MtFollowClear(HAND axisHandle, short fifoNo);

參數(shù)

輸入/輸出

描述

axisHandle

輸入

從軸句柄

fifoNo

輸入

fifo號(hào),0或1

 

(14)啟動(dòng)Follow運(yùn)動(dòng)

NMC_MtFollowStart(HAND axisHandle, short syncAxCnts, short *pSyncAxArray);

參數(shù)

輸入/輸出

描述

axisHandle

輸入

從軸句柄

syncAxCnts

輸入

不包括axisHandle   的其他同步啟動(dòng)軸數(shù)量

pSyncAxArray

輸入

其他同步啟動(dòng)軸的序號(hào):0~N

 

(15)切換Follow運(yùn)動(dòng)的fifo號(hào)

NMC_MtFollowSwitch(HAND axisHandle, short syncAxCnts, short *pSyncAxArray);

參數(shù)

輸入/輸出

描述

axisHandle

輸入

從軸句柄

syncAxCnts

輸入

不包括axisHandle   的其他同步進(jìn)行fifo切換的軸數(shù)量

pSyncAxArray

輸入

其他同步進(jìn)行fifo切換的軸的序號(hào):0~N

 

3)應(yīng)用案例

該案例主軸為 Jog 模式,速度為 50pulse/ms,從軸為 Follow 模式,跟隨主軸的規(guī)劃位置。從 軸啟動(dòng)的跟隨條件是:主軸走過(guò) 50000pulse 后,從軸啟動(dòng)跟隨。從軸的運(yùn)動(dòng)規(guī)律由 3 段組成,如下表所示,加速段跟隨,勻速跟隨,減速跟隨,類(lèi)似一個(gè)梯形曲線(xiàn)。并且無(wú)限次循環(huán)此數(shù)據(jù)段。


第一段

第二段

第三段

主軸位置

20000

20000

20000

從軸位置

10000

20000

10000

 

/*********此處省略控制器初始化部分***********/

 

//函數(shù)返回值錯(cuò)誤

#define RTN_ERR {if(rtn != RTN_CMD_SUCCESS){ return;}}

 

short rtn = 0;

//啟動(dòng)主軸JOG運(yùn)動(dòng), 速度脈沖/ms, 加、減速度為脈沖/ms^2

rtn = NMC_MtMoveJog(axishandle[0],   1, 1, 50, 0, 1);

RTN_ERR

//設(shè)置軸二的運(yùn)動(dòng)模式為FOllow模式

rtn = NMC_MtSetPrfMode(axishandle[1],   MT_FOLLOW_PRF_MODE);

RTN_ERR

//清空從軸FIFO數(shù)據(jù)

rtn = NMC_MtFollowClear(axishandle[1],   0);

RTN_ERR

//設(shè)置跟隨主軸的規(guī)劃位置

rtn = NMC_MtFollowSetMaster(axishandle[1],   0, PROFILE_FOLLOW_MASTER_AXIS_PRF);

RTN_ERR

//設(shè)置跟隨數(shù)據(jù)

double masterpos = 20000;

double slavepos = 10000;

rtn = NMC_MtFollowPushData(axishandle[1],   masterpos, slavepos,   0, 0);

RTN_ERR

masterpos += 20000;

slavepos += 20000;

rtn = NMC_MtFollowPushData(axishandle[1],   masterpos, slavepos,   0, 0);

RTN_ERR

masterpos += 20000;

slavepos += 10000;

rtn = NMC_MtFollowPushData(axishandle[1],   masterpos, slavepos,   0, 0);

RTN_ERR

//設(shè)置為無(wú)限循環(huán)

rtn = NMC_MtFollowSetLoopCount(axishandle[1], 0);

RTN_ERR

//設(shè)置跟隨條件, 主軸正向運(yùn)動(dòng)到位置時(shí)啟動(dòng)

rtn = NMC_MtFollowSetEvent(axishandle[1],   2, 1, 50000);

RTN_ERR

//啟動(dòng)Follow運(yùn)動(dòng)

rtn = NMC_MtFollowStart(axishandle[1],   0, 0);

RTN_ERR

//跟隨運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可調(diào)用NMC_MtFollowGetLoopCount查詢(xún)循環(huán)執(zhí)行次數(shù)

return rtn;

 

 

3. 注意事項(xiàng)

首先使用GCS.exe工具測(cè)試數(shù)控機(jī)床是否達(dá)到安全啟動(dòng)要求;

在函數(shù)中,有三種編程對(duì)象,對(duì)于單軸控制的指令是以 NMC_Mt 開(kāi)頭,對(duì)于坐標(biāo)系的指令是以NMC_Crd 開(kāi)頭,其余是對(duì)控制器的指令;

文檔只挑選常用功能,更多功能請(qǐng)關(guān)注頭文件,在里面做了詳細(xì)的注釋?zhuān)?/span>

如有其他疑問(wèn),請(qǐng)聯(lián)系技術(shù)。

 


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