El control de movimiento es uno de los núcleos en el campo del control industrial, que juega un papel muy importante en la impresión, el embalaje, el montaje y otros escenarios industriales. El control de movimiento se originó a partir del control del motor, la tarea del control del motor es controlar un solo par motor, velocidad, posición y otros parámetros, para que el motor complete la acción especificada. El control de movimiento se basa en el control del motor para realizar el control de múltiples motores, el sistema de control coordina automáticamente múltiples motores para completar el movimiento especificado. La aplicación de un sistema de control de movimiento complejo y preciso reduce en gran medida el costo de producción y también reduce la ocurrencia de errores de operación en el procesamiento y mejora la calidad de los productos. Hoy en día, con el rápido desarrollo de la tecnología de automatización de la producción industrial, una variedad de sistemas de control de movimiento se utilizan ampliamente en la industria logística y en las grandes líneas de montaje.
El brazo mecánico que aparece con frecuencia en nuestra visión es el eslabón más crítico del sistema de control de movimiento para ayudar a la producción industrial. En la actualidad, el brazo mecánico más avanzado del mundo tiene 7 articulaciones sin engranajes, y cada motor impulsa una articulación. Cuando el manipulador está en funcionamiento normal, el sistema de control de movimiento coordina siete motores al mismo tiempo, de modo que el manipulador puede agarrar fácilmente un objeto en cualquier posición en el espacio. No solo eso, puede realizar otras funciones complejas, incluso puede ayudar a las personas a limpiar o tocar un instrumento.
Hace unos años, los robots de barrido explotaron en Internet como un microcosmos de control de movimiento. Cuando el robot de barrido haya formulado la ruta de movimiento, el sistema de control de movimiento impulsará el motor para ejecutar diferentes acciones, de modo que el robot de barrido pueda completar la tarea de manera eficiente. En la fábrica, el brazo robótico se usa ampliamente en la línea de ensamblaje, en la línea de ensamblaje de fabricación de automóviles, el brazo robótico puede levantar fácilmente decenas de kilogramos o incluso cientos de kilogramos de piezas para completar la soldadura y el ensamblaje. Como podemos ver, los sistemas de control de movimiento no solo se utilizan en la industria, sino que también los encontramos en lo más cercano a nuestras vidas.
Para comprender el sistema de control de movimiento, es importante comprender a los ejecutores del comando de movimiento: los motores. La mayoría de los motores utilizados en el sistema de control de movimiento son motores paso a paso y servomotores. El siguiente Xiaobian presentará brevemente dos tipos de motores.
motor de 1 paso
El motor paso a paso puede transformar la señal de pulso de entrada en desplazamiento angular. En el funcionamiento normal del motor paso a paso, la velocidad, la posición, la velocidad y la desaceleración del motor solo dependen de la frecuencia y la cantidad de señales de pulso, y no se ven afectadas por el cambio de carga. Cuando el controlador del motor paso a paso recibe una señal de pulso, impulsa el motor paso a paso para girar un ángulo fijo en la dirección establecida. Se llama "ángulo de paso" y gira paso a paso, un paso a la vez, y de ahí el nombre del motor de remojo.
2 servomotores
El servomotor convierte la señal eléctrica recibida en la salida de desplazamiento angular en el eje del motor, y el controlador del servomotor controla la electricidad trifásica para formar un campo electromagnético, y el rotor gira bajo la acción del campo magnético. El codificador del servomotor retroalimenta la señal al controlador, y el controlador ajusta el ángulo de rotación del rotor de acuerdo con la comparación entre el valor de retroalimentación y el valor objetivo.
Comparación de dos motores
1. Diferentes métodos de control
El motor paso a paso adopta un control de bucle abierto y el servomotor adopta un control de bucle cerrado. La diferencia entre los dos métodos de control es que el control de bucle cerrado comparará el valor objetivo con el valor real y ajustará la posición del motor. Por el contrario, la precisión de control del servomotor es mejor que la del motor paso a paso.
2 Precisión de control diferente
Cuantas más fases tenga el motor paso a paso, mayor será su precisión. El costo del motor de {{0}}fase es bajo, pero la vibración es grande a baja velocidad y el par cae rápidamente a alta velocidad. El motor de fase 5-tiene una vibración pequeña y un buen rendimiento a alta velocidad, que es entre un 30 y un 50 por ciento más alto que la velocidad del motor de fase 2-, e incluso puede reemplazar el servomotor en algunas ocasiones. El servomotor viene con un codificador, y cuantas más escalas tenga el codificador, mayor será la precisión. En general, la precisión del servomotor es equivalente al motor paso a paso con un ángulo de paso de 0,036 grados, por supuesto, no hay un ángulo de paso tan pequeño del motor paso a paso, el ángulo de paso del motor paso a paso general es 1,8, lo anterior es solo una analogía, se puede ver que en la implementación del control de movimiento de alta precisión, el rendimiento del servomotor va mucho más allá del motor paso a paso.
3 diferentes características de baja frecuencia
A diferencia de los servomotores, los motores paso a paso utilizan tecnología de amortiguación o tecnología de subdivisión para superar el fenómeno de vibración de baja velocidad a bajas velocidades. El motor paso a paso a baja velocidad todavía es propenso a la vibración, y el servomotor, sin importar a alta o baja velocidad, no aparecerá como un fenómeno de vibración.
4. Rendimiento de movimiento diferente
El motor paso a paso es un control de bucle abierto, una frecuencia de arranque o carga demasiado alta es fácil de causar el fenómeno de paso perdido, una velocidad demasiado alta cuando se detiene es fácil de causar un fenómeno de sobreimpulso, el servomotor es un control de bucle cerrado, el servocontrolador puede muestrear directamente la señal de retroalimentación del codificador del motor, el bucle de velocidad interno y el bucle de posición, generalmente no aparecerá un paso perdido o un fenómeno de sobreimpulso.
5 La velocidad varía en consecuencia
Los motores paso a paso tardan cientos de milisegundos en acelerar de la velocidad estática a la de trabajo, mientras que los servomotores generalmente solo necesitan unos pocos milisegundos, que se pueden usar en situaciones de control que requieren un arranque y una parada rápidos.
De la comparación anterior, los servomotores son mejores que los motores paso a paso en muchos aspectos del rendimiento. ¿Está bien elegir servomotores cuando elegimos modelos de motor? No, el precio del servomotor será mucho más alto que el del motor paso a paso, el motor paso a paso será en términos de rentabilidad que el servomotor, después de dominar las características de los dos motores, de acuerdo con las diferentes necesidades, es particularmente importante elegir el tipo correcto de motor.
Los sistemas de control de movimiento no solo se componen de motores y actuadores, sino que son más importantes que estos esquemas de control o algoritmos que coordinan el movimiento de múltiples motores. Por ejemplo, hay un sistema de movimiento en el que la película se enrolla alrededor de un plato giratorio accionado por dos motores, de modo que la película se puede desenrollar de un plato giratorio a otro sin romperse, a una velocidad establecida de bobinado de película. En el proceso de bobinado de la película, el diámetro de bobinado de las dos placas giratorias cambiará constantemente. Para garantizar que la película no se rompa y cumpla con la velocidad de bobinado de película especificada, la velocidad de los dos motores debe ajustarse constantemente, lo que requiere el uso del algoritmo PID para realizar un control de bucle cerrado, de modo que el objeto controlado: El valor de retroalimentación de tensión afecta la velocidad del motor. De esta manera, confiando en el rendimiento de respuesta rápida del servomotor, la velocidad se reduce cuando la tensión es demasiado grande y la velocidad se acelera cuando la tensión es demasiado pequeña. Bajo un ajuste constante, la tensión y la velocidad de bobinado de la película alcanzan los requisitos.
Además del algoritmo PID, el algoritmo de diferencia de movimiento también se utiliza en el sistema de control del manipulador de 6 grados de libertad o incluso de 7 grados de libertad para garantizar que el manipulador se desplaza hasta la posición especificada. La calidad del esquema del sistema de control de movimiento determina si el sistema es seguro y confiable, y si la eficiencia es alta. Tener una excelente capacidad de diseño de programas nos hará más competitivos.