廈門(mén)季旭貿(mào)易有限公司

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無(wú)論是線(xiàn)性的還是鉸接式的機(jī)器人架構(gòu)配置，大部分應(yīng)用都要求高精度的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)。因此，馬達(dá)控制策略采用位置控制環(huán)路，其中實(shí)際位置由位置感測(cè)器捕獲，通常增量編碼器或絕對(duì)編碼器的解析度都非常高。機(jī)器人系統(tǒng)的自由度(DOF)，即移動(dòng)關(guān)節(jié)數(shù)與所使用的馬達(dá)數(shù)是相等的，因此DOF的值越高，每個(gè)馬達(dá)的位移精準(zhǔn)度要求就越高，因?yàn)槊總€(gè)馬達(dá)產(chǎn)生的位置誤差是相乘的。在這些應(yīng)用中，需要具有數(shù)以百萬(wàn)計(jì)脈沖的編碼器。與焊接或銑削數(shù)控機(jī)床相比，沖孔或鉆孔數(shù)控機(jī)床的刀具夾的位置控制要求較低，因?yàn)楹附踊蜚娤鲾?shù)控機(jī)床的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)必須精確地同步進(jìn)行，才能保持所需的運(yùn)動(dòng)軌跡。
以銑削數(shù)控機(jī)床的例子而言，機(jī)床控制結(jié)構(gòu)的頂層是數(shù)控機(jī)床主控制器，通常須要使用多內(nèi)核的MCU，它必須執(zhí)行的任務(wù)和服務(wù)，包括人機(jī)介面/顯示器應(yīng)當(dāng)能夠輸入、顯示并編輯整個(gè)數(shù)控程式；系統(tǒng)管理器監(jiān)控并指揮其他MCU，處理系統(tǒng)異常情況和中斷訊號(hào)，存儲(chǔ)數(shù)控控制程式、刀具校準(zhǔn)和刀具補(bǔ)償參數(shù)，以及不同用戶(hù)的補(bǔ)償和其他設(shè)置；以及運(yùn)動(dòng)軸控制處理器解析數(shù)控程式并計(jì)算位置指令，將這些指令內(nèi)插到各種坐標(biāo)系統(tǒng)，并將消息發(fā)送給指定的馬達(dá)控制器。
從周邊設(shè)備要求來(lái)看，MCU應(yīng)當(dāng)能夠處理各種工業(yè)通訊協(xié)議，包含大容量的片內(nèi)記憶體且無(wú)需特定的馬達(dá)控制外設(shè)模組。
馬達(dá)控制層的需求與上層不同。使用單顆MCU可能不會(huì)滿(mǎn)足每種情況下的需求，因此需要一顆額外監(jiān)控安全的MCU。除通訊外，主MCU執(zhí)行馬達(dá)控制演算法并處理特定驅(qū)動(dòng)器的故障狀態(tài)。
馬達(dá)控制演算法包括位置/速度/電流(扭矩)控制環(huán)路的計(jì)算。片上非易失性記憶體的最佳大小在數(shù)十KB范圍內(nèi)，且MCU必需有專(zhuān)用的馬達(dá)控制周邊模組，包括六通道的PWM產(chǎn)生計(jì)時(shí)器、快速精確的模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及處理編碼器訊號(hào)的介面。
有時(shí)，數(shù)控機(jī)床的主控制器和馬達(dá)控制MCU之間的通訊透過(guò)光纖匯流排來(lái)實(shí)現(xiàn)，以確保惡劣、嘈雜環(huán)境下位置資訊能夠準(zhǔn)確傳遞。馬達(dá)控制MCU底層為功率模組，每個(gè)模組驅(qū)動(dòng)一個(gè)馬達(dá)。這些還不包括具體的MCU邏輯，但能夠配備一個(gè)智慧的絕緣閘雙極性電晶體(IGBT)或功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效電晶體(MOSFET)驅(qū)動(dòng)器，它可以進(jìn)行故障保護(hù)和診斷功能。功率模組測(cè)量控制演算法中所用的回饋訊號(hào)(相電流、電壓)，并通過(guò)快速通訊介面?zhèn)魉徒o馬達(dá)控制MCU。
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