PLCopen-ohjaimessa koordinaattijärjestelmä on vertailupiste kuuden vapausasteen (DOF) määrittämiseksi. Insinöörien on ymmärrettävä, miten eri koordinaattijärjestelmät toimivat vuorovaikutuksessa ja mitkä kehykset ovat tärkeitä ymmärtämisen kannalta.
Koordinaattijärjestelmien välisten erojen ja niiden vuorovaikutuksen ymmärtäminen on avainasemassa onnistuneen liikkeenhallinnan saavuttamiseksi ryhmien avulla. PLCopenin, IEC6111-3 ohjelmoitavan ohjaimen liikkeenohjauksen maailmanlaajuisen standardin, osassa 4 esitellään moniakselisen koordinoidun liikkeen käsite ryhmien avulla. Ryhmä on kokoelma akseleita, jotka toimivat yhdessä yhteisen mekanismin mukaisesti tarjotakseen liikeradan kolmessa ulottuvuudessa. Esimerkkejä ovat portaalijärjestelmät, nivelvarsirobotit, kolmiorobotit tai kytkentämekanismit; Useat akselit toimivat yhdessä saavuttaakseen laitteen moniulotteisen liikkeen.
Osana uutta toiminnallisuutta ohjaimien koordinaattijärjestelmien käsitteestä on tullut tärkeä ymmärrettävä aihe. Koordinaattijärjestelmä on vertailupiste, joka määrittää kuusi vapausastetta (DOF): X, Y ja Z suorakulmaisille koordinaateille sekä Rx-, Ru- ja Rz-kulmat, jotka kuvaavat kunkin akselin kiertoastetta (kutsutaan Euler-kulmiksi). .
Jokaisella ohjatulla mekanismilla, komponentilla tai työyksiköllä on oma koordinaattijärjestelmänsä. Koska PLCopen-ohjain voi ohjata useita ryhmiä, joista jokainen työskentelee useiden osien parissa, ohjelmoijan on tärkeää ymmärtää, miten eri koordinaattijärjestelmät toimivat vuorovaikutuksessa.
Jokaisella koordinaattijärjestelmällä on origo, jota käytetään määrittämään nollapiste kaikissa koordinaateissa. Kunkin akselin suunta määräytyy oikean käden säännöllä (katso kuva 1). Jos etusormi osoittaa X:n positiiviseen suuntaan, pidennetty keskisormi (suorassa kulmassa etusormeen nähden) osoittaa Y:n positiiviseen suuntaan ja ojennettu peukalo osoittaa Z:n positiiviseen suuntaan.
Kulman suunta määritetään oikeanpuoleisen spiraalisäännön avulla (katso kuva 2). Peukalo osoittaa akselin positiiviseen suuntaan ja sormi taipuu akselin ympäri akselin positiiviseen pyörimissuuntaan.
Moottorin asento
Lopuksi säädin ohjaa yksittäisten moottoreiden asentoa. Jokaisella ryhmän akselilla on oma akselikoordinaattijärjestelmä (ACS), joka on moottorin pyörimisasento. Useimmissa monimutkaisissa mekanismeissa, kuten nivelkäsirobotit, kolmiomittausrobotit ja kytkentämekanismit, yhden akselin koordinaattijärjestelmän sijainti ei tarkoita, että mitään tehdään yksin; Näiden akseleiden koordinoinnin kautta koneen sijainti määritetään kinemaattisten laskelmien avulla. Nämä laskelmat voidaan suorittaa ohjaimen sisällä tai erillisellä robottiohjaimella.
Jokaisen ryhmän peruskoordinaattijärjestelmä on koneen koordinaattijärjestelmä (MCS). Koneen valmistaja määrittelee koneen koordinaattijärjestelmän lähteen. Nivelkäsiroboteissa ja kolmioroboteissa se sijaitsee yleensä robotin pohjassa. Ohjain suorittaa sitten kinemaattisia laskelmia määrittääkseen työkalutaulun koordinaattijärjestelmän (TPCS), joka on itse koneen päätepiste. Tämä koordinaattijärjestelmä itsessään ei ole ohjelmoijalle hyödyllinen, mutta sen avulla voidaan määrittää työkalun sijainnin alkuperä. Veitsellä on oma koordinaattijärjestelmä, nimittäin työkalun koordinaattijärjestelmä (TCS).
Sijoituskomento
Tyypillisesti työkalu on keskitetty koneen päähän, joten tämä voi olla niinkin yksinkertaista kuin offset työkalulevyn koordinaattijärjestelmän plus Z-suunnassa, ja se voi myös vaatia Rz-komponentin ottamaan huomioon pyörimisen. Työkalun koordinaattijärjestelmää käytetään yleisimmin hidasliikenteessä ja opetusasennossa, mutta sitä ei usein käytetä automaattisessa liikkeessä. Työkalun koordinaattijärjestelmän origo on työkalun keskipiste (TCP), joka on käskyn siirtymän aloituspiste. Kun koneen koordinaattijärjestelmän muutosta kutsutaan, työkalun keskipiste siirtyy kyseiseen asemaan (katso kuva 3).
Koska jokaisella ryhmällä on oma koneen koordinaattijärjestelmän origo, useiden ryhmien siirtäminen samaan paikkaan avaruudessa edellyttää, että jokaisella ryhmällä on oma sijaintiohjeensa suhteessa sen koneen koordinaattijärjestelmän sijaintiin. Jos esimerkiksi kaksi poimintarobottia poimii tavaroita samalta kuljettimelta, jolloin kukin noukin siirtyy samaan kohtaan kuljetinhihnalla, tarvitaan erilaiset koneen koordinaattijärjestelmän sijaintiohjeet.
Siirtymisen yksinkertaistamiseksi samanlaisissa jaetuissa tiloissa kunkin ryhmän konekoordinaattijärjestelmän origo voidaan saada maailman koordinaattijärjestelmän (WCS) origosta plus offset. Jokaisella työyksiköllä on vain yksi maailmankoordinaattijärjestelmän lähde. Kun määrität yksittäisen ryhmän, sinun on määritettävä siirtymä maailman koordinaattijärjestelmän alkupisteeseen. Tämän ansiosta useat virastot voivat käyttää yhteistä koordinaattijärjestelmää ohjelmoinnin yksinkertaistamiseksi.
Viimeinen huomioon otettava koordinaattijärjestelmä on komponenttikoordinaattijärjestelmä (PCS). Tätä koordinaattijärjestelmää käytetään määrittämään kunkin kohteen sijainti ja suunta maailmanavaruudessa. Tämän koordinaattijärjestelmän origo sijaitsee kappaleessa ja liikkuu osan mukana. Tämä on hyödyllistä käytettäessä yksittäisiä osia, kuten poiminta- ja paikkasovelluksessa. Muita sovelluksia ovat kuljettimen seuranta, jossa komponentit liikkuvat kuljetinhihnaa pitkin. Tässä tapauksessa komponenttikoordinaatisto liikkuu suhteessa maailman koordinaattijärjestelmän ja koneen koordinaattijärjestelmän alkupisteeseen, joten koneen työkalun keskipisteen siirtämisessä tiettyyn komponenttikoordinaatiston paikkaan on otettava huomioon muuttuva siirtymä eri koordinaattijärjestelmän välillä. koordinaattijärjestelmät (katso kuva 4).
Koordinaattijärjestelmien välisten erojen ja niiden keskinäisen vuorovaikutuksen ymmärtäminen on avain onnistuneeseen liikkeenhallintaan käyttämällä IEC:n ryhmiä. Eri koordinaattijärjestelmät toimivat yhdessä halutun toiminnon suorittamiseksi.
Esimerkki kuljetinhihnan seurannasta
Kuljetinhihnan seurantasovelluksessa ensimmäinen komento voi olla työkalun keskipisteen siirtäminen koneen koordinaattijärjestelmässä työkalun keskipisteen paikantamiseksi seuranta-alueen alkuasentoon. Kappaleen sijainti ja suunta määritellään, ja lähettimen seurantarutiini laskee kappaleen poikkeaman mekanismikoneen koordinaatiston alkupisteeseen. Tämä siirtymä määrittää osan komponenttikoordinaattijärjestelmän sekä koneen koordinaattijärjestelmän ja kuljettimen seurantatoiminnon välisen suhteen. Komponenttikoordinaattijärjestelmän siirtymää säädetään kappaleen liikkuessa. Tämän jälkeen käyttäjä määrittelee liikkeen osan koordinaattijärjestelmäavaruudessa kappaleen poimimiseksi. Koska komponenttien koordinaattijärjestelmän siirtymä on 6 vapausastetta, voidaan tarvittaessa myös avata kuljetushihnalla oleva laatikko. Tämän jälkeen käyttäjä suorittaa siirron osan koordinaattijärjestelmän avaruudessa poimikseen kappaleen.
Työkalun suunta sovitetaan automaattisesti kappaleeseen (tarvittaessa), ja koordinaattijärjestelmien välinen siirtymä on huomioinut nämä tekijät. Samaa osan koordinaattijärjestelmän sijaintia käytetään jokaisessa poimintakohdassa, ja osan koordinaattijärjestelmän siirtymä muuttuu vain, kun uusi osa tulee vastaan. Koska kuljetinhihnan seurantatoiminto päivittää jatkuvasti komponenttien koordinaattijärjestelmän siirtymää, työkalun keskipistettä seurataan myös kuljetinhihnan positiivista suuntaa pitkin komponenttien liikeongelman ratkaisemiseksi.