V ovladači PLCopen je souřadnicový systém referenčním bodem pro definování šesti stupňů volnosti (DOF). Inženýři musí pochopit, jak různé souřadnicové systémy interagují a které rámce jsou důležité pro pochopení.
Pochopení rozdílů mezi souřadnicovými systémy a jejich vzájemné interakce je klíčem k dosažení úspěšného řízení pohybu pomocí skupin. V části 4 dokumentu PLCopen, globálního standardu pro řízení pohybu programovatelného ovladače IEC{1}}, je představen koncept víceosého koordinovaného pohybu pomocí skupin. Skupina je soubor os, které spolupracují podle společného mechanismu a poskytují dráhu pohybu ve třech rozměrech. Příklady zahrnují portálové systémy, roboty s kloubovým ramenem, trojúhelníkové roboty nebo spojovací mechanismy; Více os spolupracuje pro dosažení vícerozměrného pohybu zařízení.
V rámci nové funkčnosti se pojem souřadnicových systémů v řídicích jednotkách stal důležitým tématem, kterému je třeba porozumět. Souřadnicový systém je referenční bod, který definuje šest stupňů volnosti (DOF): X, Y a Z pro kartézské souřadnice a úhly Rx, Ru a Rz popisující stupeň rotace každé osy (nazývané Eulerovy úhly). .
Každý řízený mechanismus, součást nebo jednotka práce má svůj vlastní souřadnicový systém. Protože řídicí jednotka PLCopen může řídit více skupin, z nichž každá pracuje na více částech, je důležité, aby programátor pochopil, jak různé souřadnicové systémy interagují.
Každý souřadnicový systém má počátek, který se používá k definování nulového bodu ve všech souřadnicích. Směr každé osy je určen pravidlem pravé ruky (viz obrázek 1). Pokud ukazováček ukazuje kladným směrem k X, natažený prostředníček (v pravém úhlu k ukazováčku) ukazuje kladným směrem k Y a natažený palec směřuje kladným směrem k Z.
Směr úhlu se určuje pomocí pravého spirálového pravítka (viz obrázek 2). Palec ukazuje v kladném směru osy a prst se ohýbá kolem osy v kladném směru otáčení osy.
Poloha motoru
Nakonec regulátor ovládá polohu jednotlivých motorů. Každá osa ve skupině má svůj vlastní osový souřadný systém (ACS), což je poloha otáčení motoru. Pro většinu složitých mechanismů, jako jsou roboty s kloubovým ramenem, triangulační roboty a spojovací mechanismy, poloha jednoosého souřadnicového systému neznamená, že se něco dělá samo; Prostřednictvím koordinace těchto os je pomocí kinematických výpočtů určena poloha strojního zařízení. Tyto výpočty lze provádět uvnitř řídicí jednotky nebo pomocí samostatné řídicí jednotky robota.
Základním souřadným systémem pro každou skupinu je souřadnicový systém stroje (MCS). Výrobce stroje definuje zdroj souřadného systému stroje. U robotů s kloubovým ramenem a trojúhelníkových robotů je obvykle umístěn na základně robota. Řídicí jednotka poté provádí kinematické výpočty pro určení souřadnicového systému panelu nástrojů (TPCS), který je koncovým bodem samotného stroje. Tento souřadnicový systém sám o sobě není pro programátora užitečný, ale lze jej použít k definování počátku umístění nástroje. Nůž má svůj vlastní souřadnicový systém, a to souřadnicový systém nástroje (TCS).
Polohový příkaz
Nástroj je obvykle vystředěn na konci stroje, takže to může být tak jednoduché jako posunutí ve směru plus Z souřadnicového systému nástrojové desky a může také vyžadovat komponentu Rz pro zohlednění rotace. Souřadnicový systém nástroje se nejčastěji používá pro pomalu se pohybující a výukové pozice, ale v automatickém pohybu se často nepoužívá. Počátkem souřadného systému nástroje je středový bod nástroje (TCP), který je počátečním bodem posunutí příkazu. Když je vyvolán posun v souřadném systému stroje, je to střed nástroje, který se přesune do této polohy (viz obrázek 3).
Protože každá skupina má svůj vlastní počátek souřadnicového systému stroje, přesun více skupin na stejnou pozici v prostoru vyžaduje, aby každá skupina měla svou vlastní polohovou instrukci vzhledem k její poloze souřadnicového systému stroje. Pokud například dva sběrací roboti odebírají položky ze stejného dopravníku, pak se každý sběrač přesune na stejnou pozici na dopravním pásu, jsou vyžadovány různé pokyny pro polohu souřadnicového systému stroje.
Pro zjednodušení posunutí v podobných sdílených prostorech lze počátek souřadnicového systému stroje pro každou skupinu získat z počátku světového souřadnicového systému (WCS) plus offset. Každá pracovní jednotka má pouze jeden zdroj světového souřadnicového systému. Když konfigurujete jednu skupinu, musíte definovat posun k počátku světového souřadnicového systému. To umožňuje více agenturám používat společný souřadnicový systém pro zjednodušení programování.
Posledním souřadnicovým systémem, který je třeba zvážit, je souřadnicový systém komponent (PCS). Tento souřadnicový systém se používá k definování polohy a orientace každého objektu ve světovém prostoru. Počátek tohoto souřadnicového systému je umístěn na součásti a pohybuje se se součástí. To je užitečné při práci s jednotlivými díly, například v aplikaci pick-and-place. Mezi další aplikace patří sledování dopravníku, při kterém se komponenty pohybují po dopravním pásu. V tomto případě se souřadný systém součásti posouvá vzhledem k počátku světového souřadnicového systému a souřadnicového systému stroje, takže při přesunutí středu nástroje stroje do konkrétní polohy souřadnicového systému součásti musí být zohledněn měnící se posun mezi různými souřadnicové systémy (viz obrázek 4).
Pochopení rozdílů mezi souřadnicovými systémy a jejich vzájemné interakce je klíčem k úspěšnému řízení pohybu pomocí skupin v IEC. Různé souřadnicové systémy spolupracují, aby dosáhly požadované operace.
Příklad sledování dopravního pásu
V aplikaci pro sledování dopravníkového pásu může být prvním příkazem přesunout střed nástroje v souřadnicovém systému stroje pro umístění středového bodu nástroje do počáteční polohy oblasti sledování. Je definována poloha a orientace součásti a sledovací rutina vysílače vypočítá posunutí součásti k počátku souřadnicového systému mechanismu stroje. Toto posunutí definuje souřadnicový systém součásti součásti a vztah mezi souřadnicovým systémem stroje a funkcí sledování dopravníku. Odsazení souřadnicového systému součásti se nastavuje při pohybu součásti. Uživatel pak definuje pohyb v prostoru souřadnicového systému dílu, aby díl vyzvedl. Vzhledem k tomu, že offset souřadnicového systému součásti má 6 stupňů volnosti, lze v případě potřeby také dosáhnout otevření krabice na dopravním pásu. Uživatel poté provede posunutí v prostoru souřadnicového systému součásti, aby součást vyzvedl.
Orientace nástroje se automaticky přizpůsobí dílu (v případě potřeby) a offset mezi souřadnicovými systémy vzal tyto faktory v úvahu. Pro každé vyzvednutí se použije stejná poloha souřadnicového systému součásti a odsazení souřadnicového systému součásti se změní pouze v případě, že se objeví nová součást. Protože funkce sledování dopravního pásu neustále aktualizuje offset souřadnicového systému součásti, středový bod nástroje je také sledován v kladném směru dopravního pásu, aby se vyřešil problém s pohybem součásti.