I PLCopen-controlleren er koordinatsystemet referencepunktet for at definere de seks frihedsgrader (DOF'er). Ingeniører skal forstå, hvordan forskellige koordinatsystemer interagerer, og hvilke rammer der er vigtige for forståelsen.
At forstå forskellene mellem koordinatsystemer, og hvordan de interagerer med hinanden, er nøglen til at opnå succesfuld bevægelseskontrol ved hjælp af grupper. I del 4 af PLCopen, den globale standard for IEC6111-3 programmerbar controller motion control, introduceres konceptet med multi-akse koordineret bevægelse ved hjælp af grupper. En gruppe er en samling af akser, der arbejder sammen i henhold til en fælles mekanisme for at give en bevægelsesbane i tre dimensioner. Eksempler omfatter portalsystemer, ledarmsrobotter, trekantede robotter eller forbindelsesmekanismer; Flere akser arbejder sammen for at opnå multidimensionel bevægelse af enheden.
Som en del af den nye funktionalitet er begrebet koordinatsystemer i controllere blevet et vigtigt emne at forstå. Koordinatsystemet er referencepunktet, der definerer de seks frihedsgrader (DOF'er): X, Y og Z for kartesiske koordinater, og Rx-, Ru- og Rz-vinklerne, der beskriver rotationsgraden af hver akse (kaldet Euler-vinkler) .
Hver mekanisme, komponent eller arbejdsenhed under kontrol har sit eget koordinatsystem. Da PLCopen-controlleren kan styre flere grupper, der hver arbejder på flere dele, er det vigtigt for programmørens forståelse at genkende, hvordan forskellige koordinatsystemer interagerer.
Hvert koordinatsystem har en oprindelse, som bruges til at definere nulpunktet i alle koordinater. Retningen af hver akse bestemmes af højrehåndsreglen (se figur 1). Hvis pegefingeren peger i den positive retning af X, peger den forlængede langfinger (i en ret vinkel i forhold til pegefingeren) i den positive retning af Y, og den forlængede tommelfinger peger i den positive retning af Z.
Vinkelretningen bestemmes ved hjælp af den højre spiralregel (se figur 2). Tommelfingeren peger i aksens positive retning, og fingeren bøjer rundt om aksen i aksens positive rotationsretning.
Motorens position
Til sidst styrer regulatoren de enkelte motorers position. Hver akse i gruppen har sit eget aksekoordinatsystem (ACS), som er motorens rotationsposition. For de fleste komplekse mekanismer, såsom ledarmsrobotter, trianguleringsrobotter og forbindelsesmekanismer, betyder positionen af et enkelt akse koordinatsystem ikke, at noget gøres alene; Det er gennem koordineringen af disse akser, at maskineriets position bestemmes ved hjælp af kinematiske beregninger. Disse beregninger kan udføres inde i controlleren eller af en selvstændig robotcontroller.
Det grundlæggende koordinatsystem for hver gruppe er Maskinkoordinatsystemet (MCS). Maskinfabrikanten definerer kilden til maskinkoordinatsystemet. For ledarmsrobotter og trekantede robotter er det normalt placeret på robottens base. Controlleren udfører derefter kinematiske beregninger for at bestemme værktøjstavlens koordinatsystem (TPCS), som er endepunktet for selve maskinen. Dette koordinatsystem i sig selv er ikke nyttigt for programmøren, men det kan bruges til at definere oprindelsen af værktøjets placering. Kniven har sit eget koordinatsystem, nemlig værktøjskoordinatsystemet (TCS).
Positionskommando
Typisk er værktøjet centreret for enden af maskinen, så dette kan være så simpelt som en forskydning i plus Z-retningen af værktøjstavlens koordinatsystem, og kan også kræve en Rz-komponent for at tage højde for rotation. Værktøjskoordinatsystemet bruges mest til langsom bevægelse og undervisningspositioner, men bruges ikke ofte i automatisk bevægelse. Udgangspunktet for værktøjskoordinatsystemet er værktøjets midtpunkt (TCP), som er udgangspunktet for kommandoforskydningen. Når et skift i maskinens koordinatsystem aktiveres, er det værktøjets midtpunkt, der flyttes til denne position (se figur 3).
Da hver gruppe har sin egen maskinkoordinatsystemoprindelse, kræver flytning af flere grupper til den samme position i rummet, at hver gruppe har sin egen positionsinstruktion i forhold til dens maskinkoordinatsystemposition. For eksempel, hvis to pickup-robotter henter emner fra den samme transportør, så flytter hver pickup til den samme position på transportbåndet, og der kræves forskellige maskinkoordinatsystempositionsinstruktioner.
For at forenkle forskydning i lignende delte rum kan oprindelsen af maskinkoordinatsystemet for hver gruppe fås fra oprindelsen af verdenskoordinatsystemet (WCS), plus offset. Hver arbejdsenhed har kun én kilde til verdenskoordinatsystemet. Når du konfigurerer en enkelt gruppe, skal du definere en offset til oprindelsen af verdenskoordinatsystemet. Dette giver flere bureauer mulighed for at bruge et fælles koordinatsystem til at forenkle programmeringen.
Det sidste koordinatsystem at overveje er komponentkoordinatsystemet (PCS). Dette koordinatsystem bruges til at definere positionen og orienteringen af hvert objekt i verdensrummet. Oprindelsen af dette koordinatsystem er placeret på delen og bevæger sig med delen. Dette er nyttigt, når du arbejder på individuelle dele, såsom i en pick-and-place-applikation. Andre anvendelser omfatter transportbåndsporing, hvor komponenter bevæger sig langs et transportbånd. I dette tilfælde bevæger komponentkoordinatsystemet sig i forhold til oprindelsen af verdenskoordinatsystemet og maskinkoordinatsystemet, så flytning af maskinens værktøjsmidtpunkt til en bestemt komponentkoordinatsystemposition skal tage højde for den skiftende offset mellem de forskellige koordinatsystemer (se figur 4).
At forstå forskellene mellem koordinatsystemer, og hvordan de interagerer med hinanden, er nøglen til vellykket bevægelseskontrol ved hjælp af grupper i IEC. Forskellige koordinatsystemer arbejder sammen for at udføre den ønskede operation.
Eksempel på sporing af transportbånd
I en applikation til sporing af transportbånd kan den første kommando være at flytte værktøjets midtpunkt i maskinens koordinatsystem for at lokalisere værktøjets midtpunkt til sporingsområdets startposition. Positionen og orienteringen af delen er defineret, og senderens sporingsrutine beregner forskydningen af delen til oprindelsen af mekanismens koordinatsystem. Denne offset definerer delens komponentkoordinatsystem og forholdet mellem maskinkoordinatsystemet og transportørens sporingsfunktion. Forskydningen af komponentkoordinatsystemet justeres, efterhånden som delen bevæger sig. Brugeren definerer derefter en bevægelse i delens koordinatsystem for at samle delen op. Da komponentkoordinatsystemets offset har 6 frihedsgrader, kan åbning af boksen på transportbåndet også opnås, hvis det er nødvendigt. Brugeren udfører derefter en forskydning i delkoordinatsystemets rum for at samle delen op.
Værktøjsorienteringen tilpasses automatisk til emnet (hvis nødvendigt), og forskydningen mellem koordinatsystemerne har taget højde for disse faktorer. Den samme delkoordinatsystemposition bruges for hver pickup, og delkoordinatsystemets offset ændres kun, når en ny del stødes på. Da transportbåndssporingsfunktionen konstant opdaterer forskydningen af komponentkoordinatsystemet, spores værktøjets midtpunkt også langs den positive retning af transportbåndet for at løse komponentbevægelsesproblemet.