Sterowanie numeryczne CNC i robotyka w B&R

B&R integruje sterowanie CNC, robotykę oraz sterowanie napędami za pomocą platformy programowej Generic Motion Control (GMC), zwiększając w ten sposób wydajność maszyn i systemów. Jedną z unikalnych cech GMC jest możliwość jej zastosowania w połączeniu z każdym rodzajem napędu, również z napędami hydraulicznymi i serwomotorami. GMC gwarantuje bezproblemową integrację z wykorzystywanymi maszynami oraz ich precyzyjne dostosowanie do wykonywanych zadań. Dzięki tej elastyczności, jej integracja z wykorzystywanymi już rozwiązaniami CNC i układami robotyki również przebiega bezproblemowo.

Integracja sterowania CNC, robotyki i sterowania napędami to:

• wszystkie rodzaje napędów,
• zintegrowane technologie bezpieczeństwa,
• bezproblemowa obsługa zadań maszyny,
• integracja z wykorzystywanymi rozwiązaniami CNC i układami robotyki.

ELASTYCZNE ROZWIĄZANIE

Rys. 1. CNC firmy B&R różni się od konwencjonalnych systemów pod wieloma względami i łączy wszystkie komponenty w jednym systemie; CNC od B&R jest wbudowany w system operacyjny czasu rzeczywistego sterownika PLC i pozwala spełnić wymagania dla nawet najbardziej skomplikowanych zadań

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 µs pozwala na uzyskanie precyzji ścieżki w zakresie submikronowym. Generowane pozycje zadane przesyłane są 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 spotykane jest w produktach innych producentów.

Przydatne funkcje CNC firmy B&R:

• programy i procedury ruchu są zapisywane zgodnie z normą DIN 66025,
• podział na programy główne i 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.

WIĘCEJ NIŻ CNC

Rys. 2. Funkcje specyficzne dla maszyny rozszerzają zakres standardowych funkcji, a indywidualnie zaprojektowane moduły są integrowane z projektem, w celu osiągnięcia maksymalnej elastyczności

Wszystkie omawiane 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 układem 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.

Gernot Bachler
B&R Automation
www.br-automation.com