Maszyny pick and place
Urządzenia tego typu wykorzystywane są np. na liniach pakowania i stanowiskach montażu podzespołów elektronicznych. Jednym z wyzwań w sterowaniu ruchem maszyn pick and place jest ograniczenie wibracji, które przenoszą się na obciążenie, wpływając na precyzję realizacji zadań. Staje się to odczuwalne zwłaszcza w przypadku tych wymagających dużej dokładności, np. w montażu PCB. Sposób na zminimalizowanie drgań stanowi wykorzystanie siedmiosegmentowego profilu ruchu krzywej S. Jego wyróżnikiem jest brak nieciągłości przyspieszenia, które występują np. w profilu trapezowym, skutkując większymi wibracjami i dłuższym czasem stabilizacji (patrz: ramka "Krzywa S czy profil trapezowy?").
Krzywa S czy profil trapezowy?
Przemieszczenie z punktu do punktu stanowi popularne zadanie w systemach sterowania ruchem. W takim przypadku nieruchome obciążenie jest przyspieszane do stałej prędkości, a potem hamowane w taki sposób, żeby zatrzymało się w miejscu docelowym. Cel ten realizują dwa profile ruchu: krzywej S (rys. 4 a) oraz trapezowy (rys. 4 b).
Pierwszy składa się z siedmiu faz. Początkowo przyspieszenie rośnie liniowo, aż do osiągnięcia wartości maksymalnej. W fazie II, w miarę jak obciążenie się rozpędza, przyspieszenie jest stałe. Kiedy prędkość zbliża się do wartości maksymalnej, przyspieszenie zaczyna liniowo maleć (faza III) aż do zera, gdy w fazie IV obciążenie przemieszcza się ze stałą prędkością. W fazie V zaczyna się hamowanie, przebiegające symetrycznie do rozpędzania.
Profil trapezowy składa się z kolei z trzech etapów odpowiadających fazom: II (stałe przyspieszenie), IV (stała prędkość) i VI (stałe hamowanie) krzywej S. Ponieważ brakuje faz przejściowych, szybkość zmiany przyspieszenia (jerk) jest w profilu trapezowym nieskończenie duża (teoretycznie), natomiast w profilu drugim ma wartość skończoną. Ma to konsekwencje.
Im szybciej zmienia się przyspieszenie, tym większe drgania obciążenia mogą wystąpić. Ponieważ energia wibracji musi zostać zaabsorbowana, czas stabilizacji systemu wydłuża się, a dokładność sterowania jest mniejsza. Dlatego, mimo iż teoretycznie brak fazy przejściowej zmiany przyspieszenia powinien sprawić, że korzystając z profilu trapezowego, szybciej można osiągnąć ustawienia docelowe, w praktyce nie zawsze jest to prawdą.
W wielu zastosowaniach modyfikacji wymaga także profil krzywej S. Jeżeli priorytetem jest duża szybkość, fazy przejściowe I, III, V i VII powinny stanowić 5–15% czasu trwania faz II i VI. Dzięki temu maleją oscylacje obciążenia. Z kolei, aby ruch był płynniejszy, można całkiem wyeliminować fazy II oraz VI.
W maszynach pick and place preferowane są ponadto silniki o dużym momencie w stosunku do ich bezwładności – warunek ten spełniają bezszczotkowe silniki DC. W przypadku tego typu urządzeń kluczowa jest szybkość działania. Zwiększa się ją, wprowadzając w układzie regulacji serwonapędu sprzężenie w przód, które, odciążając pętlę ze sprzężeniem zwrotnym, skraca czas ustalania.
