摘要：本文旨在介紹EP3E伺服驅(qū)動(dòng)器在SCARA機(jī)器人上的應(yīng)用，同時(shí)為客戶提供一套完整的基于POWERLINK總線的機(jī)器人電控系統(tǒng)解決方案。

SCARA機(jī)器人是桌面型的4關(guān)節(jié)機(jī)器人的機(jī)型，廣泛應(yīng)用于金屬加工行業(yè)的上下料、電子產(chǎn)品行業(yè)的點(diǎn)膠、涂膠與搬運(yùn)、玻璃行業(yè)的搬運(yùn)與組裝。雖然國(guó)內(nèi)機(jī)器人處于快速的發(fā)展中，但國(guó)內(nèi)的SCARA機(jī)器人大多都是采用脈沖方式控制，一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制單元只可以完成單個(gè)SCARA機(jī)器人的控制，無(wú)法完成SCARA機(jī)器人各軸的狀態(tài)監(jiān)視與控制。

本次項(xiàng)目所使用的SCARA機(jī)器人，具有結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)效率高，精度高，過(guò)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。該項(xiàng)目用于自動(dòng)點(diǎn)膠生產(chǎn)線，同時(shí)也適用于點(diǎn)膠工藝，激光切割，焊錫等場(chǎng)合。

1、客戶需求

客戶要求SCARA機(jī)器人具備較高的加工速度，以及較高自動(dòng)化水平，能夠自動(dòng)完成產(chǎn)線的上料、下料等功能，同時(shí)要求高穩(wěn)定性。此外，客戶還要求能夠通過(guò)遠(yuǎn)程訪問(wèn)來(lái)實(shí)時(shí)查看機(jī)器人的工作狀態(tài)。

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

通過(guò)對(duì)客戶需求的深入分析，我們?yōu)榭蛻粼O(shè)計(jì)了“B&R的X20控制器+EP3E伺服驅(qū)動(dòng)器”的電控解決方案，如圖2所示。

1、融合MC，CNC，robotics的X20運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

基于X20的運(yùn)動(dòng)控制解決方案：利用通用運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)設(shè)計(jì)平臺(tái)，通過(guò)POWERLINK總線技術(shù)將機(jī)器人、CNC、多軸運(yùn)動(dòng)和單軸定位組成一個(gè)系統(tǒng)。可以將復(fù)雜的路徑信息應(yīng)用到機(jī)床和生產(chǎn)機(jī)械中；還可以實(shí)現(xiàn)控制多軸的關(guān)節(jié)機(jī)器人，進(jìn)行復(fù)雜的3D圖CNC加工；借助實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)控制循環(huán)時(shí)間可達(dá)400μs，CNC、PLC、I/O和驅(qū)動(dòng)器可至微秒級(jí)高精度同步；同一處理器處理運(yùn)動(dòng)控制和邏輯控制，CNC和PLC同步運(yùn)行任務(wù)。

X20的軟件框架如圖3所示，所支持的CNC技術(shù)包括：

支持標(biāo)準(zhǔn)DIN66025的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，支持客戶自定義解釋語(yǔ)言；

每個(gè)系統(tǒng)擁有8個(gè)CNC通道，每個(gè)CNC通道插補(bǔ)最多15個(gè)軸參與，每個(gè)CNC通道非插補(bǔ)不限制軸數(shù)；

各路徑段具有“程序段預(yù)讀”功能，優(yōu)化運(yùn)動(dòng)軌跡，可以實(shí)時(shí)更改速度倍率；

自動(dòng)切線刀具向?qū)?，廣泛應(yīng)用于皮革切割、玻璃切割等行業(yè)；

沿輪廊反向運(yùn)動(dòng)，廣泛應(yīng)用于激光切割、水切割等行業(yè)；

二十余種多軸運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換，支持客戶自定義坐標(biāo)變換；

單向和雙向螺距誤差補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償，支持直角坐標(biāo)系的軸偏移補(bǔ)償；

所有技術(shù)功能：銑、磨、切割、焊接、搬運(yùn)、包裝、木工、紅木、石材、大理石、玻璃切割等行業(yè)。

2、EP3E高性能伺服驅(qū)動(dòng)器

EP3E是國(guó)內(nèi)首家通過(guò)EPSG組織（The Ethernet POWERLINK Standardization Group）的一致性測(cè)試的產(chǎn)品，因此可以很好的與X20控制器進(jìn)行配合；EP3E內(nèi)置的電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)的控制周期分別為50μs、100μs、100μs；可以支持17bit的單圈與多圈編碼器，以及20bit的單圈與多圈編碼器；支持實(shí)時(shí)以太網(wǎng)總線的抖動(dòng)同步調(diào)整技術(shù)，可以充分滿足MC、CNC、robotics對(duì)于動(dòng)態(tài)響應(yīng)和同步性的要求。

3、系統(tǒng)軟件框架

系統(tǒng)軟件由Configuration、System、CNC以及Axes等模塊組成：Configuration模塊負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的配置工作；System負(fù)責(zé)系統(tǒng)狀態(tài)機(jī)；CNC和Axes分別負(fù)責(zé)插補(bǔ)通道狀態(tài)機(jī)和軸狀態(tài)機(jī)。為實(shí)現(xiàn)完整的機(jī)器人軟件功能，系統(tǒng)軟件還包括如坐標(biāo)變換、伺服通訊及人機(jī)界面通訊等功能。

在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，系統(tǒng)用了極短的時(shí)間就調(diào)試成功。