Nel controllore PLCopen, il sistema di coordinate è il punto di riferimento per definire i sei gradi di libertà (DOF). Gli ingegneri devono capire come interagiscono i diversi sistemi di coordinate e quali frame sono importanti per la comprensione.
Comprendere le differenze tra i sistemi di coordinate e il modo in cui interagiscono tra loro è la chiave per ottenere un controllo del movimento efficace utilizzando i gruppi. Nella parte 4 di PLCopen, lo standard globale per il controllo del movimento dei controller programmabili IEC6111-3, viene introdotto il concetto di movimento coordinato multiasse tramite gruppi. Un gruppo è un insieme di assi che lavorano insieme secondo un meccanismo comune per fornire un percorso di movimento in tre dimensioni. Gli esempi includono sistemi a portale, robot a braccio articolato, robot triangolari o meccanismi di connessione; Più assi lavorano insieme per ottenere il movimento multidimensionale del dispositivo.
Come parte della nuova funzionalità, il concetto di sistemi di coordinate nei controller è diventato un argomento importante da comprendere. Il sistema di coordinate è il punto di riferimento che definisce i sei gradi di libertà (DOF): X, Y e Z per le coordinate cartesiane e gli angoli Rx, Ru e Rz che descrivono il grado di rotazione di ciascun asse (chiamati angoli di Eulero) .
Ogni meccanismo, componente o unità di lavoro sotto controllo ha il proprio sistema di coordinate. Poiché il controller PLCopen può controllare più gruppi, ognuno dei quali lavora su più parti, è importante per la comprensione del programmatore riconoscere come interagiscono i diversi sistemi di coordinate.
Ogni sistema di coordinate ha un'origine, che viene utilizzata per definire il punto zero in tutte le coordinate. La direzione di ciascun asse è determinata dalla regola della mano destra (vedi Figura 1). Se il dito indice punta nella direzione positiva di X, il dito medio esteso (ad angolo retto rispetto all'indice) punta nella direzione positiva di Y e il pollice esteso punta nella direzione positiva di Z.
La direzione dell'angolo viene determinata utilizzando la regola della spirale della mano destra (vedere la figura 2). Il pollice punta nella direzione positiva dell'asse e il dito si piega attorno all'asse nella direzione di rotazione positiva dell'asse.
Posizione del motore
Infine, il controller controlla la posizione dei singoli motori. Ogni asse nel gruppo ha il proprio sistema di coordinate dell'asse (ACS), che è la posizione di rotazione del motore. Per i meccanismi più complessi, come robot a braccio articolato, robot di triangolazione e meccanismi di connessione, la posizione di un sistema di coordinate a singolo asse non significa che qualcosa viene fatto da soli; È attraverso il coordinamento di questi assi che la posizione del macchinario viene determinata mediante calcoli cinematici. Questi calcoli possono essere eseguiti all'interno del controller o da un controller robot autonomo.
Il sistema di coordinate di base per ciascun gruppo è il sistema di coordinate macchina (MCS). Il costruttore della macchina definisce la sorgente del sistema di coordinate della macchina. Per robot a braccio articolato e robot triangolari, di solito si trova sulla base del robot. Il controller esegue quindi calcoli cinematici per determinare il sistema di coordinate della tavola portautensili (TPCS), che è il punto finale della macchina stessa. Questo stesso sistema di coordinate non è utile al programmatore, ma può essere utilizzato per definire l'origine della posizione dell'utensile. Il coltello ha il proprio sistema di coordinate, vale a dire il sistema di coordinate dell'utensile (TCS).
Comando di posizione
In genere, l'utensile è centrato all'estremità della macchina, quindi questo può essere semplice come un offset nella direzione più Z del sistema di coordinate della tavola degli utensili e può anche richiedere un componente Rz per tenere conto della rotazione. Il sistema di coordinate dell'utensile è più comunemente utilizzato per il movimento lento e le posizioni di apprendimento, ma non viene spesso utilizzato nel movimento automatico. L'origine del sistema di coordinate dell'utensile è il punto centrale dell'utensile (TCP), che è il punto iniziale dello spostamento del comando. Quando viene richiamato uno spostamento nel sistema di coordinate della macchina, è il punto centrale dell'utensile che si sposta in quella posizione (vedere la Figura 3).
Poiché ogni gruppo ha la propria origine del sistema di coordinate della macchina, lo spostamento di più gruppi nella stessa posizione nello spazio richiede che ogni gruppo abbia la propria istruzione di posizione relativa alla posizione del proprio sistema di coordinate della macchina. Ad esempio, se due robot di prelievo prelevano gli articoli dallo stesso nastro trasportatore, quindi ciascun prelievo si sposta nella stessa posizione sul nastro trasportatore, sono necessarie diverse istruzioni di posizione del sistema di coordinate della macchina.
Per semplificare lo spostamento in spazi condivisi simili, l'origine del sistema di coordinate della macchina per ciascun gruppo può essere ottenuta dall'origine del sistema di coordinate mondiali (WCS), più l'offset. Ogni unità di lavoro ha una sola origine del sistema di coordinate universali. Quando si configura un singolo gruppo, è necessario definire un offset rispetto all'origine del sistema di coordinate universali. Ciò consente a più agenzie di utilizzare un sistema di coordinate comune per semplificare la programmazione.
Il sistema di coordinate finale da considerare è il sistema di coordinate del componente (PCS). Questo sistema di coordinate viene utilizzato per definire la posizione e l'orientamento di ogni oggetto nello spazio del mondo. L'origine di questo sistema di coordinate si trova sulla parte e si sposta con la parte. Ciò è utile quando si opera su singole parti, ad esempio in un'applicazione pick-and-place. Altre applicazioni includono il tracciamento del nastro trasportatore, in cui i componenti si muovono lungo un nastro trasportatore. In questo caso, il sistema di coordinate del componente si sposta rispetto all'origine del sistema di coordinate del mondo e del sistema di coordinate della macchina, pertanto lo spostamento del punto centrale dell'utensile della macchina in una posizione specifica del sistema di coordinate del componente deve tenere conto del cambiamento dell'offset tra i diversi sistemi di coordinate (vedi Figura 4).
Comprendere le differenze tra i sistemi di coordinate e il modo in cui interagiscono tra loro è la chiave per il successo del controllo del movimento utilizzando i gruppi nell'IEC. Diversi sistemi di coordinate lavorano insieme per eseguire l'operazione desiderata.
Esempio di tracciamento del nastro trasportatore
In un'applicazione di tracciamento del nastro trasportatore, il primo comando può essere quello di spostare il punto centrale dell'utensile nel sistema di coordinate della macchina per individuare il punto centrale dell'utensile nella posizione iniziale dell'area di tracciamento. La posizione e l'orientamento della parte sono definiti e la routine di tracciamento del trasmettitore calcola l'offset della parte rispetto all'origine del sistema di coordinate della macchina del meccanismo. Questo offset definisce il sistema di coordinate del componente della parte e la relazione tra il sistema di coordinate della macchina e la funzione di tracciamento del trasportatore. L'offset del sistema di coordinate del componente viene regolato mentre la parte si sposta. L'utente definisce quindi uno spostamento nello spazio del sistema di coordinate della parte per prelevare la parte. Poiché l'offset del sistema di coordinate del componente ha 6 gradi di libertà, se necessario è possibile ottenere anche l'apertura della scatola sul nastro trasportatore. L'utente esegue quindi uno spostamento nello spazio del sistema di coordinate della parte per prelevare la parte.
L'orientamento dell'utensile viene adattato automaticamente al pezzo (se necessario) e l'offset tra i sistemi di coordinate tiene conto di questi fattori. La stessa posizione del sistema di coordinate della parte viene utilizzata per ciascun prelievo e l'offset del sistema di coordinate della parte cambia solo quando si incontra una nuova parte. Poiché la funzione di tracciamento del nastro trasportatore aggiorna costantemente l'offset del sistema di coordinate del componente, anche il punto centrale dell'utensile viene tracciato lungo la direzione positiva del nastro trasportatore per risolvere il problema del movimento del componente.