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天誉六自由度平台高精度力位混合控制技术

文章出处:6dof 人气:发表时间:2022-06-22 23:46

天誉六自由度
         随着中国制造业的转型升级,对设备或大型零件的对接装配提出来越来越高的要求,尤其是在航空、航天等高尖端领域,亟需开发出高精度大承载力且多自由度的柔性对接装配设备。但是目前国内航空、航天等高尖端领域采用机械吊装、人工对接装配为主的方式。该过程效率低、精度低。人力成本极高。
 
产品技术特点介绍:公司根据实际市场痛点出发,研发了高精度力位混合控制六自由度平台,实现了航天、航空等尖端设备及零件的自动柔性对接,同时保证了该过程的精度要求。
六自由度
天誉六自由度平台高精度力位混合控制主要技术构成:
 
A.设备的机械结构
 
运动平台
 
         运动平台是待装配体的承载平台它与待装配体做协同运动,其运动包括空间直线移动的X、Y 和Z 轴以及做空间偏转绕 X 轴偏转的 A 轴、绕 Y 轴偏转的 B 轴和绕 Z 轴偏转的 C 轴,且六轴做空间平移或空间偏转均为联动关系。 
 
虎克铰连 
 
        按实际需求采用非传统的等长的中心十字轴,使用用 4 只角接触轴承,两两成对使用,2 个转轴交于中心一点且交点与静平台保持静止,受力结构对称合理、刚性稳定性好,整体的精度高。 
 
静平台 
 
       静平台是整个系统与外界固连的平台与相连接件保持相对静止,用来支撑整个系统及待装配件重量以及为运动平台的运动提供支点。 
六自由度
B. 产品控制设计
 
 ;      基于以上运动关系,设备的运动轴数多达 6 轴,既有多轴联动控制,又有模拟量的闭环控制,因此采用基于工控机和运动 控制卡的开放式数控系统,即采用一台工控机通过多个运动控 制卡控制所有运动控制轴,另外通过电子手轮(手摇脉冲发生器) 设定机械工作原点、伺服微调与中断插入等动作。如图 3 所示。 
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       该方案中,以运动控制器为系统控制核心,工控机作为人机界面,ADS 作为远程控制,电子手轮通过控制系统选定坐标并对坐标进行定位及补偿。因此本系统具有结构简单、可靠性高、抗干扰能力强、便于操作等优点。 
 
C. 信息交换
 
       实时控制信息主要是倍福的运动控制器,该控制器采用独立式的设计方式和理念,控制器本身是一个可以执行多任务程序的嵌入式系统,EtherCAT 端子模块具有各种 I/O 接口,加扩展模块后可扩充到 17 种现场总线,信号混合无限制约 400 种不同的总线端子模块可连接所有常用的传感器和执行器,通过自身内部程序编写可实现对 I/O 口信息的最为实时可靠的处理。
 
      因此,对于实时性的信息,只要通过控制器丰富的 I/O 接口进行交换,通过多任务的用户程序进行处理,就能保证信息的及时有效。 
六自由度
       所以,各系统协同工作的握手信号如:启停状态、故障报警, 电子手轮定位等通过 I/O 口实时传输,六个电动缸实时实时伸缩长度通过运动控制器的编码器接口实时采集,如图 4 所示。 
 
D. 软件设计
 
运动控制器的软件设计
 
   ;    运动控制器的控制程序通过倍福公司的 TwinCAT 软件采用C/C++/61131-3 语法进行编写,具有直线插补、圆弧插补、螺旋线插补、轮廓控制、速度实时调整、电子齿轮、电子凸轮等各种运动控制性能,同时也支持各种数学函数运算和逻辑运算。 
 
工控机软件设计 
 
 ;      ;工控机软件采用 TwinCAT 开发,其控制流程如图 6,除了与运动控制器间的通讯程序外,还具有以下功能。
六自由度
各运动轴参数设定 
 
       包括工控机与运动控制器、电子手轮与运动控制器间的通讯设定,各装置最大速度设定和极限位置设定等。 
 
运动信息监控 
 
       包括各运动轴的当前位置、速度等信息的动态显示,故障报警信息的查看等。
 
运动系统的手动控制
 
       包括点动、连续正反转、相对位置移动等手动操作。
 
       天誉六自由度平台高精度力位混合控制技术应用:该设备不仅可以应用于航天、航空设备及零件的柔性对接装配平台,还可以作为导弹挂载平台,精确完成导弹填装任务。作为多自由度仿真设备,供学习娱乐使用。
 
产品参数:
 
       动平台直径≤Φ850mm,静平台直径≤Φ1450mm; 
 
       承载能力:≥600kg,台体重量(包含整个零部件及电控系统)≤230kg。 
 
       方位、俯仰及横滚:最小步距 0.005°,角度精度±0.02°;垂直、纵向及侧向:
 
       最小步距 0.05 mm,线位移精度±0.1mm; 设备平移速率范围 0 ~30mm/s,角速率范围 0 ~1°/s,可调。
 
         目前团队已经设计了 600 公斤级、800 公斤级、1000 公斤级、5000 公斤级一系列六自由度产品。产品精度经过激光标定核准,完全满足航天、航空等尖端领域的设备及零件装配对接需求。
 

此文关键字:六自由度,六自由度力位混合控制

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