正運動技術(shù)運動控制器如何快速實現(xiàn)單軸/多軸同步跟隨功能？

本文主要介紹如何使用MOVESYNC指令快速實現(xiàn)單軸/多軸同步跟隨功能，適用于XYZ（R）、SCARA、DELTA等常見機械結(jié)構(gòu)，在流水線點膠、流水線產(chǎn)品分揀、流水線產(chǎn)品搬運等場景中廣泛應(yīng)用。

閱讀本文，學習同步跟隨的原理和實現(xiàn)方法，提高工作效率！

01 同步跟隨功能介紹

同步跟隨的主要作用是快速控制運動機構(gòu)，實現(xiàn)產(chǎn)線上產(chǎn)品的同步和跟隨，再輔助其他運動指令實現(xiàn)產(chǎn)線產(chǎn)品的抓取、分揀、點膠等功能需求；

同步跟隨的功能主要由MOVESYNC指令實現(xiàn)，該指令方便用戶通過程序快速實現(xiàn)單軸或多軸同步跟隨功能，實現(xiàn)多皮帶抓取擺放，屬于凸輪指令的一種。

常用場景為：流水線點膠、流水線產(chǎn)品分揀、流水線產(chǎn)品搬運等。

常見機械結(jié)構(gòu)：XYZ (R)、SCARA、DELTA等。

02 MOVESYNC指令說明

1、指令介紹

同步跟隨是指點的跟隨，跟隨的是位置，皮帶與跟隨軸的位置之間由算子去協(xié)調(diào)位置關(guān)系，需要處理的僅僅是第一個跟隨時刻的位置。

MOVESYNC指令內(nèi)重要參數(shù)是給出皮帶的位置和跟隨軸的位置，只需要把跟隨點跟隨的這個“時刻”靜態(tài)化處理就行，即可以想象成當皮帶上物體到了傳感器mark位置時刻皮帶停止了。

跟隨軸這個時候移動到達產(chǎn)品mark點，這個時刻得到了兩組坐標位置：

第一組：皮帶的位置syncposition。

第二組：跟隨軸的位置pos1，只需要將這兩個位置對應(yīng)填進指令內(nèi)即可，算子會自動計算規(guī)劃兩者位置，保證兩者相對靜止。

2、指令函數(shù)語法

MOVESYNC(mode,synctime,syncposition,syncaxis,pos1[,pos2, pos3…])

支持單軸或多軸同步跟隨。

3、一般使用形式

base(0,1,2) //指定參與同步跟隨軸號，這里以0,1,2為例

MOVESYNC (mode,加速時間,syncposition,syncaxis,pos1,pos2, pos3) //加速段

MOVESYNC(mode,同步時間,syncposition,syncaxis,pos1,pos2, pos3) //同步段

MOVESYNC(mode,減速時間,syncposition,syncaxis,pos1,pos2, pos3) //減速段（復(fù)位段）

一個完整的跟隨過程分為三步，加工頭先加速達到與皮帶相同的速度，實現(xiàn)了同步運動，在同步段完成加工操作，然后加工頭再回到等待位置，等待下一次觸發(fā)加工。觸發(fā)條件采用傳感器檢測來料，記錄來料的位置，填入MOVESYNC指令。

4、指令參數(shù)說明

（1）mode：模式

加速段和同步段一般使用模式0，一般是在X軸方向跟隨，減速段一般使用模式-2（可以強制結(jié)束前面的跟隨運動）。

特別說明：當跟隨的產(chǎn)線與機臺存在夾角時使用模式0，并且加上機臺與產(chǎn)線的夾角的弧度值實現(xiàn)跟隨偏斜補償，例：mode=0+angle，angle：皮帶旋轉(zhuǎn)角度，角度=皮帶與BASE第1/2軸的正向旋轉(zhuǎn)夾角。例如：

① Mode=PI/4，皮帶在45度的方向；

② Mode=PI/2，皮帶在y方向；

③ Mode=PI，皮帶在x負向；

④ Mode=(PI*1.75)，皮帶在-45度的方向；

（2）synctime：同步時間，時間單位ms，同步時間一般分為三段

加速段時間多久代表機臺跟隨軸加速達到產(chǎn)線速度，并且跟上目標產(chǎn)品，0表示根據(jù)運動軸的速度加速度來估計同步時間，可能不準確，一般相對設(shè)置長點，確保能實現(xiàn)同步；同步段時間表示跟隨產(chǎn)品運動多長時間，抓取等動作在此期間完成，一般相對設(shè)置較長，保證動作完成；減速段時間表示多久回到指定位置，一般減速段時間和加速段一樣，推薦使用-2模式；

（3）syncposition：皮帶軸物體被感應(yīng)到時皮帶軸的位置

特別說明：此指令支持皮帶軸坐標循環(huán)，但是在指令被調(diào)用時確保此參數(shù)位置和當前皮帶軸位置之間沒有發(fā)生坐標修改或循環(huán)操作，因此此指令調(diào)用時不要在坐標循環(huán)點附近；

（4）syncaxis：皮帶軸軸號，-1表示沒有皮帶軸，可以是電機軸，也可以是編碼器

（5）pos1：皮帶軸物體被感應(yīng)到時的BASE第1個軸（一般是跟隨軸）的絕對位置

（6）posn：皮帶軸物體被感應(yīng)到時的BASE第n個軸的絕對位置

5、指令使用圖解（單軸為例）

movesync指令只需要給出同步跟隨觸發(fā)時的幾個軸的位置參數(shù)即可，作為啟動同步跟隨的條件，再加速達到同步之后執(zhí)行加工。首先構(gòu)思搭建一個跟隨模型，如下：

假設(shè)當產(chǎn)品到傳感器位置時實現(xiàn)跟隨；借助傳感器的信號實現(xiàn)皮帶位置鎖存，即當產(chǎn)品到達傳感器鎖存的位置時，依靠鎖存記錄下皮帶坐標（syncposition參數(shù)），此時將跟隨軸X軸運行到產(chǎn)品鎖存點位置，得到跟隨軸X軸位置為（pos1）；

這樣就得到了MOVESYNC指令里面的坐標位置，即同步時刻皮帶的位置（syncposition）、跟隨軸的位置（pos1），再根據(jù)實際運行情況規(guī)劃出加速段的時間、同步段的時間和減速段的時間，指令運行即可實現(xiàn)一次同步跟隨過程。

03 主代碼

下面示例以單軸跟隨為例子，輔助以感應(yīng)器作為位置記錄條件。

在沒有機臺的情況下，可手動給鎖存信號，模擬檢測到物料，記錄同步運動指令要填寫的位置信息，在HMI界面上點擊啟動開始執(zhí)行同步運動，程序的主要函數(shù)調(diào)用關(guān)系如下圖。

配置HMI界面便于操作，支持修改軸參數(shù)，靈活調(diào)整同步跟隨各階段的時間，通過手動運動操作跟隨軸到等待觸發(fā)同步運動的位置，并記錄下來跟隨軸的當前位置，然后啟動皮帶軸的運動，在運動中手動給傳感器信號，觸發(fā)同步運動，跟隨軸在MOVESYNC指令的控制下完成一次同步跟隨動作。界面顯示了皮帶軸和跟隨軸的位置信息，并且方便配置軸的基礎(chǔ)參數(shù)，同步運動加速，同步和減速段的時間。

HMI操作步驟：

⊙第一次運行，需要進行對位操作，確認跟隨軸的位置，點擊產(chǎn)品到位，模擬產(chǎn)品放到了傳送帶上開始運動，到達鎖存位置停止，將跟隨軸移動到產(chǎn)品位置處停下。記錄下跟隨軸此時的坐標，此坐標MOVESYNC指令將會用到。

⊙配置軸號，軸的運動參數(shù)，合理設(shè)置三段運動的時間。

⊙點擊啟動，傳送帶運行，通過模擬信號給來料檢測信號，觸發(fā)鎖存得出皮帶軸坐標，觸發(fā)同步跟隨開始。

注意：此例程因為用到了硬件鎖存功能，需要在控制器平臺運行，沒有傳感器時，可以將OUT口短接到IN口，通過OP指令模擬傳感器鎖存信號的輸入，示例將OUT0接入IN0。

鎖存函數(shù)：依靠鎖存?zhèn)鞲衅鳈z測來料，觸發(fā)同步跟隨運動，鎖存功能記錄開始跟隨時，鎖存皮帶軸位置，記錄下當前同步軸的位置信息，傳入MOVESYNC指令參數(shù)。

global sub get_mark_pos(mode) '使用3或者4，其他方式修改等待條件和獲取的數(shù)據(jù)寄存器，reg_pos
   REG_INPUTS(belt_axis) = $0000    '映射皮帶鎖存輸入
   reg_count = 0
   DMSET mark_flag(0,100,-1)   '每次開始前清空標志，避免誤判
   WHILE 1
       base(belt_axis)REGIST(mode)axis(belt_axis)
       wait until mark
       if reg_count >= 100 then     '位置數(shù)組循環(huán)存儲值判斷
           reg_count = 0
       endif
       mark_pos(reg_count) = REG_POS
       ?REG_POS
       mark_flag(reg_count) = 1
       reg_count = reg_count + 1
   wend
endsub

同步跟隨函數(shù)：依靠鎖存函數(shù)給的參數(shù)，設(shè)置跟隨時間，執(zhí)行同步跟隨動作，分為加速、同步和減速回原位置三個階段，注意每個階段的時間規(guī)劃合理，完成一個跟隨步驟之后等待觸發(fā)下一次跟隨。

global sub run_sync()
   base(sync_axis)
   move_count = 0   '運動計數(shù)清0
   TABLE(10) = -1    '以table 10 的值，作為同步結(jié)束標志
   WHILE 1
       if move_count >= 100 then    '循環(huán)
           move_count = 0
       endif
       if mark_flag(move_count) = 1 then    '判斷是否有產(chǎn)品觸發(fā)
           if abs(sync_star_dis + mark_pos(move_count)) >= abs(mpos(belt_axis)) then     '尚在有效觸發(fā)距離內(nèi)，即可以跟隨
               '開始跟隨
               '第一段：加速段（追趕段）     跟隨模式看機構(gòu)具體而定，一般皮帶編碼器方向與跟隨軸運動方向一致就用0 反方向就用 0 + pi/2
               MOVESYNC(0, accel_time, mark_pos(move_count), belt_axis, sync_pos)
               '第二段：同步段與加速段唯一不同是時間
               MOVESYNC(0, sync_time, mark_pos(move_count), belt_axis, sync_pos)
               '此處可以開啟線程去操作其他動作
               '使用 move_task 指令操作
               '用table 10 的值來作為其他運動的結(jié)束標志,這里使用move_table，是為了使同步完全結(jié)束，后面開發(fā)時可以將MOVE_TABLE放在其他運動的線程里面使用
               MOVE_TABLE(10,10)
           elseif abs(sync_star_dis + mark_pos(move_count)) < abs(mpos(belt_axis)) then     '超出范圍，直接跳過，
               TABLE(10) = 10
               ?"跳過"
               '?abs(sync_star_dis + mark_pos(move_count)) , abs(mpos(belt_axis))
           endif
           '判斷結(jié)束
           wait UNTIL table(10) = 10
           '第三段：復(fù)位段   以當前位置為停止位置，可以添加變量設(shè)置待機位。
           MOVESYNC(-1, decel_time, mark_pos(move_count),-1, sync_pos)
           move_table(10,-1)   '結(jié)束標志復(fù)位
           mark_flag(move_count) = -1     '同步條件標志復(fù)位
           move_count = move_count + 1    '計數(shù)+ 1
       endif
   wend
endsub

04 運行效果

跟隨軸（軸0）跟隨皮帶（軸2）運動的速度曲線：加速段，同步段，減速回起點。

跟隨軸（軸0）跟隨皮帶（軸2）運動的位置曲線。

本次，正運動技術(shù)運動控制器如何快速實現(xiàn)單軸/多軸同步跟隨功能？就分享到這里。

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審核編輯黃宇