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工厂喷涂自动化的控制共性

www.cechina.cn2009.02.12阅读 3381

  在今天的全球市场竞争中,喷涂工厂必须通过提高其设备的自动化程度和复杂性来提高产品的质量。同时,客户对产品的可靠性提出了更高的要求www.cechina.cn,不但要求要有较好的诊断工具,而且还要求有低的日常维护费用。当在建立洁净的汽车装配工厂时控制工程网版权所有,工厂的经营者还必须要努力找到并吸引住,必需的有技能的人员来操作和维护这些复杂的自动化系统。 在设法压缩投资预算的同时,供求双方都尽力降低产品在启动和投放市场时的费用。
  设备共性
  Durr/Behr EcoRC2 控制概念(如图1)已经被成功地用于喷涂自动化安装中,用以实现全部硬件设备间以及软件间具有共性。在建立一个新的自动化喷涂生产线时,人们主要关心的是生产线的各种工作站的不同驱动单元的复杂性和数量。在一个生产线的去疵工作站﹑刚性喷涂自动化设备﹑机器人中,各种不同类型/尺寸的马达,驱动放大器,控制器和其它控制设备的数量通常都会超过100台。对于生产线的操作者来说,要想操作和维护如此广泛的设备和系统自然是很困难的。

工厂喷涂自动化的控制共性如图


  因而CONTROL ENGINEERING China版权所有,工厂最常见的采取的办法是,尽力使设备具有公共的结构来降低培训和维护的费用,另一个办法是通过限制驱动单元(对整个生产线而言)只有四个相同牌子的马达,一种类型的伺服放大器和一个控制器来降低工厂的闲置设备量。
  生产线的一致性。通过协调过程控制层的各种驱动单元,相对来说容易实现生产线的一致性;也就是说,每个工作站的操作界面,不论是用于去疵机械,喷漆机器人还是其它任何类型的喷涂机械,都有相同的人机界面。生产线中的所有自动化设备的设计,如生产线的控制,计算机主机界面,到中心控制室的通讯模式,离线编程系统等等现在都能以一种更具连贯性的,一致的方式来实现(图2)。

工厂喷涂自动化的控制共性如图


       控制器的执行问题
  喷漆机器人对其控制器有独特的要求。此外,为了能够做多轴快速实时插补和有高度精确性和重复性的复杂的路径移动,控制器还必须尽可能接近实时地管理众多的喷涂参数。为了满足这些要求CONTROL ENGINEERING China版权所有,EcoRC2控制器具有如下特性:
  · 齿条插补
  · 触发器放大算法
  · 可升级的控制器结构
  · 多自由度能力
  · 增强的过程控制
  · 闪烁卡数据存贮
  · 在线多语言能力
  · 彩色显示的悬架式操纵台
  · 开放的连接性结构
  · 增强OLP/RRS依从性
  · 用于多轴机械的TCP运动
  齿条插补 喷涂机器人的插补运动, 传统上采用PTP运动, 线性运动和循环运动。当编程一段含有拐角的插补路径时,插补路径是由许多用直线段和不同半径的圆弧连接而成的。在采用软件工具以实现平滑路径的运动过程中,由于在拐角处的位置/速度会发生跳动和出现峰值,所以很难在拐角处喷涂上一层均匀的漆层。
  采用EcoRC2 的RISC处理器结构, 可以增强控制器对齿条插补的运动控制。现在通常使用Nakima齿条插补。在将来,也会采用其它的插补如b-插补或NURBS插补。这些功能算法用在高精度的计算机数字控制(CNC)机床上,可以在3D空间中将各个点连成光滑的曲线,这样机器人就可以以固定的TCP速度把喷漆均匀地喷涂在拐角处。在示教过程中,控制器可示教多于4 个点的确定曲线,还可以扩大到更多点的曲线。
  触发器放大算法 在喷枪打开和关闭时,大部分的喷涂机器人控制器拥有某一软件工具,该软件工具能计算出该喷枪应留有的固定的延迟量并能补偿这一延迟量。尽管软件的补偿是随着TCP的速度而改变的,但补偿量的大小仍然是以固定的延时时间为基础的,这就意味着当喷枪的执行参数超时时,原先预期的延迟量不再正确。
  所以,机器人控制器安装有一学习型算法,该算法不断地评估喷枪的打开状况,并对喷枪打开和关闭时的预期量进行补偿。这一算法具有在喷枪打开和关闭点处能保持固定的喷漆量的能力,而不管机器人速度和喷枪执行情况的变化。
  可升级的控制器结构 EcoRC2是一个真正的多处理器控制器。该控制器的内核是建立在多任务的“邮件管理器”机制之上,该机制对任务进行协调和分配。如果是因为下面任一原因CONTROL ENGINEERING China版权所有,诸如设备数目的原因或过程复杂性原因或外围设备的原因等,一个CPU的处理能力不足时,附加的处理器能被简单地插入到基架上而不必重新配置。邮件管理器于是依据修订后的结构重新分配任务,因而提高了控制器的性能。
  多自由度的能力 强有力的RISC处理器,多任务机制以及特殊的反演运动学软件的集成,使得在一个多CPU的配置中,处理器具有处理多于100个轴的能力。一个CPU具有能在12 个不同的运动工作组中处理大于30 个运动坐标的能力。
  增强的处理控制 控制器是把齿轮泵伺服驱动器作为第八轴来控制的(见表3)。在这种方式,不用附加的驱动控制系统由齿轮泵就可以提供喷涂机。喷枪和颜色值的触发是非常快的,具有

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