正運(yùn)動(dòng)技術(shù)運(yùn)動(dòng)控制器如何快速實(shí)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(shí)現(xiàn)單軸/多軸同步跟隨功能，適用于XYZ（R）、SCARA、DELTA等常見(jiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)，在流水線點(diǎn)膠、流水線產(chǎn)品分揀、流水線產(chǎn)品搬運(yùn)等場(chǎng)景中廣泛應(yīng)用。

閱讀本文，學(xué)習(xí)同步跟隨的原理和實(shí)現(xiàn)方法，提高工作效率！

一、同步跟隨功能介紹

同步跟隨的主要作用是快速控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線上產(chǎn)品的同步和跟隨，再輔助其他運(yùn)動(dòng)指令實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線產(chǎn)品的抓取、分揀、點(diǎn)膠等功能需求；

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

1、常用場(chǎng)景為：流水線點(diǎn)膠、流水線產(chǎn)品分揀、流水線產(chǎn)品搬運(yùn)等。

2、常見(jiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)：XYZ (R)、SCARA、DELTA等。

二、MOVESYNC指令說(shuō)明

1、指令介紹

同步跟隨是指點(diǎn)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(gè)跟隨時(shí)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(diǎn)跟隨的這個(gè)“時(shí)刻”靜態(tài)化處理就行，即可以想象成當(dāng)皮帶上物體到了傳感器mark位置時(shí)刻皮帶停止了。

跟隨軸這個(gè)時(shí)候移動(dòng)到達(dá)產(chǎn)品mark點(diǎn)，這個(gè)時(shí)刻得到了兩組坐標(biāo)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(gè)位置對(duì)應(yīng)填進(jìn)指令內(nèi)即可，算子會(huì)自動(dòng)計(jì)算規(guī)劃兩者位置，保證兩者相對(duì)靜止。

2、指令函數(shù)語(yǔ)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(hào)，這里以0,1,2為例

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

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

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

一個(gè)完整的跟隨過(guò)程分為三步，加工頭先加速達(dá)到與皮帶相同的速度，實(shí)現(xiàn)了同步運(yùn)動(dòng)，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(cè)來(lái)料，記錄來(lái)料的位置，填入MOVESYNC指令。

4、指令參數(shù)說(shuō)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(qiáng)制結(jié)束前面的跟隨運(yùn)動(dòng)）。

特別說(shuō)明：當(dāng)跟隨的產(chǎn)線與機(jī)臺(tái)存在夾角時(shí)使用模式0，并且加上機(jī)臺(tái)與產(chǎn)線的夾角的弧度值實(shí)現(xiàn)跟隨偏斜補(bǔ)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(fù)向；

④ Mode=(PI*1.75)，皮帶在-45度的方向；

（2）synctime：同步時(shí)間，時(shí)間單位ms，同步時(shí)間一般分為三段

加速段時(shí)間多久代表機(jī)臺(tái)跟隨軸加速達(dá)到產(chǎn)線速度，并且跟上目標(biāo)產(chǎn)品，0表示根據(jù)運(yùn)動(dòng)軸的速度加速度來(lái)估計(jì)同步時(shí)間，可能不準(zhǔn)確，一般相對(duì)設(shè)置長(zhǎng)點(diǎn)，確保能實(shí)現(xiàn)同步；

同步段時(shí)間表示跟隨產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)多長(zhǎng)時(shí)間，抓取等動(dòng)作在此期間完成，一般相對(duì)設(shè)置較長(zhǎng)，保證動(dòng)作完成；

減速段時(shí)間表示多久回到指定位置，一般減速段時(shí)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(shí)皮帶軸的位置

特別說(shuō)明：此指令支持皮帶軸坐標(biāo)循環(huán)，但是在指令被調(diào)用時(shí)確保此參數(shù)位置和當(dāng)前皮帶軸位置之間沒(méi)有發(fā)生坐標(biāo)修改或循環(huán)操作，因此此指令調(diào)用時(shí)不要在坐標(biāo)循環(huán)點(diǎn)附近；

（4）syncaxis：皮帶軸軸號(hào)，-1表示沒(méi)有皮帶軸，可以是電機(jī)軸，也可以是編碼器

（5）pos1：皮帶軸物體被感應(yīng)到時(shí)的BASE第1個(gè)軸（一般是跟隨軸）的絕對(duì)位置

（6）posn：皮帶軸物體被感應(yīng)到時(shí)的BASE第n個(gè)軸的絕對(duì)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(shí)的幾個(gè)軸的位置參數(shù)即可，作為啟動(dòng)同步跟隨的條件，再加速達(dá)到同步之后執(zhí)行加工。

首先構(gòu)思搭建一個(gè)跟隨模型，如下：

假設(shè)當(dāng)產(chǎn)品到傳感器位置時(shí)實(shí)現(xiàn)跟隨；借助傳感器的信號(hào)實(shí)現(xiàn)皮帶位置鎖存，即當(dāng)產(chǎn)品到達(dá)傳感器鎖存的位置時(shí)，依靠鎖存記錄下皮帶坐標(biāo)（syncposition參數(shù)），此時(shí)將跟隨軸X軸運(yùn)行到產(chǎn)品鎖存點(diǎn)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(biāo)位置，即同步時(shí)刻皮帶的位置（syncposition）、跟隨軸的位置（pos1），再根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況規(guī)劃出加速段的時(shí)間、同步段的時(shí)間和減速段的時(shí)間，指令運(yùn)行即可實(shí)現(xiàn)一次同步跟隨過(guò)程。

三、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(méi)有機(jī)臺(tái)的情況下，可手動(dòng)給鎖存信號(hào)，模擬檢測(cè)到物料，記錄同步運(yùn)動(dòng)指令要填寫的位置信息，在HMI界面上點(diǎn)擊啟動(dòng)開(kāi)始執(zhí)行同步運(yùn)動(dòng)，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(shí)間，通過(guò)手動(dòng)運(yùn)動(dòng)操作跟隨軸到等待觸發(fā)同步運(yùn)動(dòng)的位置，并記錄下來(lái)跟隨軸的當(dāng)前位置，然后啟動(dòng)皮帶軸的運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中手動(dòng)給傳感器信號(hào)，觸發(fā)同步運(yùn)動(dòng)，跟隨軸在MOVESYNC指令的控制下完成一次同步跟隨動(dòng)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(yùn)動(dòng)加速，同步和減速段的時(shí)間。

HMI操作步驟：

⊙第一次運(yùn)行，需要進(jìn)行對(duì)位操作，確認(rèn)跟隨軸的位置，點(diǎn)擊產(chǎn)品到位，模擬產(chǎn)品放到了傳送帶上開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，到達(dá)鎖存位置停止，將跟隨軸移動(dòng)到產(chǎn)品位置處停下。記錄下跟隨軸此時(shí)的坐標(biāo)，此坐標(biāo)MOVESYNC指令將會(huì)用到。

⊙配置軸號(hào)，軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，合理設(shè)置三段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

⊙點(diǎn)擊啟動(dòng)，傳送帶運(yùn)行，通過(guò)模擬信號(hào)給來(lái)料檢測(cè)信號(hào)，觸發(fā)鎖存得出皮帶軸坐標(biāo)，觸發(fā)同步跟隨開(kāi)始。

注意：此例程因?yàn)橛玫搅擞布i存功能，需要在控制器平臺(tái)運(yùn)行，沒(méi)有傳感器時(shí)，可以將OUT口短接到IN口，通過(guò)OP指令模擬傳感器鎖存信號(hào)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(cè)來(lái)料，觸發(fā)同步跟隨運(yùn)動(dòng)，鎖存功能記錄開(kāi)始跟隨時(shí)，鎖存皮帶軸位置，記錄下當(dāng)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(kāi)始前清空標(biāo)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(chǔ)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(shí)間，執(zhí)行同步跟隨動(dòng)作，分為加速、同步和減速回原位置三個(gè)階段，注意每個(gè)階段的時(shí)間規(guī)劃合理，完成一個(gè)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(yùn)動(dòng)計(jì)數(shù)清0
    TABLE(10) = -1    '以table 10 的值，作為同步結(jié)束標(biāo)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(kāi)始跟隨
                '第一段：加速段（追趕段）     跟隨模式看機(jī)構(gòu)具體而定，一般皮帶編碼器方向與跟隨軸運(yùn)動(dòng)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(shí)間
                MOVESYNC(0, sync_time, mark_pos(move_count), belt_axis, sync_pos)
                '此處可以開(kāi)啟線程去操作其他動(dòng)作
                '使用 move_task 指令操作
                '用table 10 的值來(lái)作為其他運(yùn)動(dòng)的結(jié)束標(biāo)志,這里使用move_table，是為了使同步完全結(jié)束，后面開(kāi)發(fā)時(shí)可以將MOVE_TABLE放在其他運(yùn)動(dòng)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(guò)，
                TABLE(10) = 10
                ?"跳過(guò)"
                '?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(dāng)前位置為停止位置，可以添加變量設(shè)置待機(jī)位。
            MOVESYNC(-1, decel_time, mark_pos(move_count),-1, sync_pos)
            move_table(10,-1)   '結(jié)束標(biāo)志復(fù)位
            mark_flag(move_count) = -1     '同步條件標(biāo)志復(fù)位
            move_count = move_count + 1    '計(jì)數(shù)+ 1
        endif
    wend
endsub

四、運(yùn)行效果

跟隨軸（軸0）跟隨皮帶（軸2）運(yùn)動(dòng)的速度曲線：加速段，同步段，減速回起點(diǎn)。

跟隨軸（軸0）跟隨皮帶（軸2）運(yùn)動(dòng)的位置曲線。

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