O controle de movimento é um dos núcleos no campo do controle industrial, que desempenha um papel importante na impressão, embalagem, montagem e outros cenários industriais. Controle de movimento originado do controle do motor, a tarefa do controle do motor é controlar um único torque do motor, velocidade, posição e outros parâmetros, para que o motor conclua a ação especificada. O controle de movimento é baseado no controle do motor para realizar o controle de vários motores, o sistema de controle coordena automaticamente vários motores para concluir o movimento especificado. A aplicação do sistema de controle de movimento complexo e preciso reduz muito o custo de produção e também reduz a ocorrência de operação incorreta no processamento e melhora a qualidade dos produtos. Hoje em dia, com o rápido desenvolvimento da tecnologia de automação da produção industrial, uma variedade de sistemas de controle de movimento são amplamente utilizados na indústria de logística e grandes linhas de montagem.
O braço mecânico que frequentemente aparece em nossa visão é o elo mais crítico do sistema de controle de movimento para auxiliar a produção industrial. Atualmente, o braço mecânico mais avançado do mundo possui 7 juntas sem engrenagens e cada motor aciona uma junta. Quando o manipulador está em operação normal, o sistema de controle de movimento coordena sete motores ao mesmo tempo, para que o manipulador possa facilmente agarrar um objeto em qualquer posição no espaço. Além disso, ele pode executar outras funções complexas, pode até ajudar as pessoas a limpar ou tocar um instrumento.
Alguns anos atrás, robôs de varredura explodiram na Internet como um microcosmo de controle de movimento. Quando o robô de varredura tiver formulado a rota de movimento, o sistema de controle de movimento acionará o motor para executar diferentes ações, para que o robô de varredura possa concluir a tarefa com eficiência. Na fábrica, o braço do robô é amplamente utilizado na linha de montagem, na linha de montagem da fabricação de automóveis, o braço do robô pode levantar facilmente dezenas de quilos ou mesmo centenas de quilos de peças para concluir a soldagem e a montagem. Como podemos ver, os sistemas de controle de movimento não são usados apenas na indústria, mas também encontrados no mais próximo de nossas vidas.
Para entender o sistema de controle de movimento, é importante entender os executores do comando de movimento - os motores. A maioria dos motores usados no sistema de controle de movimento são motores de passo e servomotores. O seguinte Xiaobian apresentará brevemente dois tipos de motores.
motor de 1 passo
O motor de passo pode transformar o sinal de pulso de entrada em deslocamento angular. Na operação normal do motor de passo, a velocidade, posição, velocidade e desaceleração do motor dependem apenas da frequência e do número de sinais de pulso e não são afetados pela mudança de carga. Quando o driver do motor de passo recebe um sinal de pulso, ele aciona o motor de passo para girar um ângulo fixo na direção definida. É chamado de "ângulo de passo" e gira passo a passo, um passo de cada vez, e é daí que vem o nome do motor de imersão.
2 Servomotor
O servo motor converte o sinal elétrico recebido na saída de deslocamento angular no eixo do motor, e o acionador do servo motor controla a eletricidade trifásica para formar um campo eletromagnético, e o rotor gira sob a ação do campo magnético. O codificador do servo motor realimenta o sinal para o driver, e o driver ajusta o ângulo da rotação do rotor de acordo com a comparação entre o valor de feedback e o valor alvo.
Comparação de dois motores
1. Diferentes métodos de controle
O motor de passo adota controle de malha aberta e o servo motor adota controle de malha fechada. A diferença entre os dois métodos de controle é que o controle de malha fechada irá comparar o valor alvo com o valor real e ajustar a posição do motor. Em contraste, a precisão de controle do servo motor é melhor do que a do motor de passo.
2 Precisão de controle diferente
Quanto mais fases o motor de passo tiver, maior será sua precisão. O custo do motor {{0}}fase é baixo, mas a vibração é grande em baixa velocidade e o torque cai rapidamente em alta velocidade. O motor 5-phase tem vibração pequena e bom desempenho de alta velocidade, que é 30~50 por cento maior que a velocidade do motor 2-phase, e pode até mesmo substituir o servo motor em algumas ocasiões. O servo motor vem com um codificador, e quanto mais escalas o codificador tiver, maior será a precisão. Em geral, a precisão do servo motor é equivalente ao motor de passo com um ângulo de passo de 0,036 graus, é claro, não existe um ângulo de passo tão pequeno do motor de passo, o ângulo de passo do motor de passo geral é 1,8, o acima é apenas uma analogia, pode-se ver que na implementação do controle de movimento de alta precisão, o desempenho do servo motor está muito além do motor de passo.
3 Diferentes características de baixa frequência
Ao contrário dos servomotores, os motores de passo usam tecnologia de amortecimento ou tecnologia de subdivisão para superar o fenômeno de vibração de baixa velocidade em baixas velocidades. O motor de passo em baixa velocidade ainda é propenso a vibração, e o servo motor, não importa em alta velocidade ou baixa velocidade, não aparecerá fenômeno de vibração.
4. Desempenho de movimento diferente
Motor de passo é controle de loop aberto, frequência de início ou carga muito alta é fácil de causar o fenômeno de passo perdido, velocidade muito alta ao parar é fácil de causar fenômeno de ultrapassagem, servo motor é controle de loop fechado, servo driver pode amostrar diretamente o sinal de feedback do codificador do motor, malha de velocidade interna e malha de posição, geralmente não aparecerá passo perdido ou fenômeno de ultrapassagem.
5 A velocidade varia de acordo
Leva centenas de milissegundos para os motores de passo acelerarem da velocidade estática para a velocidade de trabalho, enquanto os servomotores geralmente precisam apenas de alguns milissegundos, que podem ser usados em situações de controle que requerem partida e parada rápidas.
Pela comparação acima, os servomotores são melhores que os motores de passo em muitos aspectos de desempenho. É correto escolher servomotores quando escolhemos modelos de motores? Não, o preço do servo motor será muito maior do que o do motor de passo, o motor de passo será em termos de desempenho de custo do que o servo motor, depois de dominar as características dos dois motores, de acordo com diferentes necessidades, é particularmente importante escolher o tipo certo de motor.
Os sistemas de controle de movimento não são apenas compostos de motores e atuadores, mas mais importantes do que eles são esquemas de controle ou algoritmos que coordenam o movimento de vários motores. Por exemplo, existe um sistema de movimento no qual o filme é enrolado em torno de uma mesa giratória acionada por dois motores, de modo que o filme pode ser desenrolado de uma mesa giratória para a outra sem quebrar, a uma velocidade definida de enrolamento do filme. No processo de enrolamento do filme, o diâmetro do enrolamento das duas plataformas giratórias mudará constantemente. Para garantir que o filme não quebre e atenda à velocidade de enrolamento do filme especificada, a velocidade dos dois motores precisa ser ajustada constantemente, o que requer o uso do algoritmo PID para fazer o controle de circuito fechado, de modo que o objeto controlado: valor de feedback de tensão afeta a velocidade do motor. Desta forma, contando com o desempenho de resposta rápida do servo motor, a velocidade é reduzida quando a tensão é muito grande e a velocidade é acelerada quando a tensão é muito pequena. Sob ajuste constante, a tensão e a velocidade de enrolamento do filme atingem os requisitos.
Além do algoritmo PID, o algoritmo de diferença de movimento também é usado no sistema de controle do manipulador de 6 graus de liberdade ou mesmo de 7 graus de liberdade para garantir que o manipulador seja executado na posição especificada. A qualidade do esquema do sistema de controle de movimento determina se o sistema é seguro e confiável e se a eficiência é alta. Ter excelente capacidade de design de programas nos tornará mais competitivos.