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                    EP3E伺服驱动器在SCARA机器人上面的应用

                    2018-09-11 武汉迈信电气技术有限公司

                    本文旨在介绍EP3E伺服驱动器在SCARA机器人上的应用,同时为客户提供一套完整的基于POWERLINK总线的机器人电控系统解决方案。


                    1、概述


                    近年来,中国的工业机器人的新装量与保有量都呈现快速的增长,目前总体保有量大约为10w台,而且据调研机构预测,未来机器人市场每年还会继续以25%的增速发展。


                    SCARA机器人是桌面型的4关节机器人的机型,广泛应用于金属加工行业的上下料,电子产品行业的点胶,涂胶与搬运,玻璃行业的搬运与组装。虽然国内机器人处于快速的发展中,但国内的SCARA机器人大多都是采用脉冲方式控制,一个运动控制单元只可以完成单个SCARA机器人的控制,无法完成SCARA机器人各轴的状态监视与控制。


                    EP3E伺服驱动器是武汉迈信电气技术有限公司最新推出的国内首款基于POWERLINK总线的伺服驱动器,可以外接单圈或者多圈绝对式编码器,实时总线抖动在线同步调整等创新技术,为客户提供更加高性能,更加灵活,更加安全的伺服系统。


                    EP3E伺服驱动器从产品尺寸,连线方式来说非常适合多机器人的工业现场生产,其POWERLINK总线一网到底的连接方式,接线方式更加方便,可以为客户的SCARA机器人的自动化流水线提供更多的便利,可以为客户提供更加有性价比的方案。


                    2、SCARA机器人控制


                    本次项目所使用的是SCARA机器人是国产的最新设备,具有结构紧凑,生产效率高,精度高,过载能力强等特点。该项目用于自动点胶生产线,适用于点胶工艺,激光切割,焊锡等场合。该产品见图1:


                    图1 SCARA机器人解决方案的照片

                    图1  SCARA机器人解决方案的照片



                    3、系统设计


                    3.1 客户需求


                    客户要求SCARA机器人具备较高的加工速度,以及,非常高的自动化,能够自动完成产线的上料,下料等功能,同时要求非常高的稳定性。此外,客户要求能够实时的通过远程访问来查看机器人的工作状态。


                    3.2 系统设计方案


                    通过对客户需求的深入分析,我们为客户设计了“B&R的X20控制器+EP3E伺服驱动器”的电控解决方案,如图2所示。


                    SCARA机器人电气方案图

                    图2  SCARA机器人电气方案图



                    这套系统的优势在于:


                    (1) 融合MC,CNC,robotics的X20运动控制系统


                    基于X20的运动控制解决方案是利用通用运动控制技术设计平台,通过POWERLINK总线技术将机器人、CNC、多轴运动和单轴定位组成一个系统。可以实现复杂的路径信息应用到机床和生产机械中,还可以实现多轴关节的机器人控制,进行复杂的3D图CNC加工。借助实时操作系统,运动控制循环时间可达400μs,CNC、PLC、I/O和驱动器可至微秒级高精度同步,同一处理器处理运动控制和逻辑控制,CNC和PLC同步运行任务。


                    X20的软件软件框架如图3所示,所支持的CNC技术包括:


                    1.支持标准DIN66025的标准语言,支持客户自定义解释语言;

                    2.每个系统拥有8个CNC通道,每个CNC通道插补最多15个轴参与,每个CNC通道非插补不限制轴数;

                    3.各路径段具有“程序段预读”功能,优化运动轨迹,可以实时更改速度倍率;

                    4.自动切线刀具向导,广泛应用于皮革切割,玻璃切割等行业;

                    5.沿轮廊反向运动,广泛应用于激光切割,水切割等行业;

                    6.二十余种多轴运动转换,支持客户自定义坐标变换;

                    7.单向和双向螺距误差补偿和反向间隙补偿,支持直角坐标系的轴偏移补偿;

                    8.所有技术功能:铣、磨、切割、焊接、搬运、包装、木工、红木、石材、大理石、玻璃切割等行业;

                    图3 X20的软件系统框架


                    (2) EP3E高性能伺服驱动器


                    EP3E是国内首家通过EPSG组织的一致性测试的产品,因此可以很好的与X20控制器进行配合;同时,EP3E内置的电流环,速度环,以及位置环的控制周期分别为50us,100us,100us,可以支持17bit的单圈与多圈编码器,或者,20bit的单圈与多圈编码器,支持实时以太网总线的抖动同步调整技术,可以充分满足MC,CNC,robotics对于动态响应和同步性的要求。


                    3.3  系统软件框架


                    系统软件框架


                    系统软件框架

                    图4 系统软件框架



                    系统软件由Configuration、System、Cnc以及Axes等模块组成,Configuration模块负责整个系统的配置工作,System负责系统状态机,CNC和Axes分别负责插补通道状态机和轴状态机。为实现完整的机器人软件功能,系统软件还包括如坐标变换、伺服通讯及人机界面通讯等功能。


                    4、系统性能测试


                    在实际测试过程中,系统用了很短的时间就调试成功。


                    SCARA机器人各轴工作电机电流的trace数据


                    SCARA机器人各轴工作电机电流的trace数据
                    图5 SCARA机器人各轴工作电机电流的trace数据



                    5、结束语


                    武汉迈信电气致力于为国内自动化设备厂商提供POWERLINK总线伺服驱动器,在性能与功能上能够满足MC,CNC,robotics各个行业对伺服系统的要求,同时,价格上也没有国外伺服驱动器那么高昂,从而实现国产SCARA机器人的POWERLINK总线化,降低国产机器人的总体成本,提高国产机器人的竞争力。

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