C#运动控制开源(四): CAD导图和小线段速度前瞻优化的调试技巧

ZMC432-V2运动控制器介绍ZMC432-V2高性能多轴运动控制器是一款兼容EtherCAT总线和脉冲型的独立式运动控制器自带6轴本地差分脉冲轴最多可扩展至32轴能实现总线轴脉冲轴混合插补的多轴运动控制场合。同时支持正运动远程显示功能能提供网络组态显示可实时监控和调整参数配置。ZMC432-V2硬件功能特性1支持32轴运动控制脉冲EtherCAT总线EtherCAT最小通讯周期可达125us。224路通用输入、12路通用输出2路模拟量输出(DA)其中包括2路高速输入和2路高速输出。36路差分脉冲轴输出总线轴、脉冲轴可混合插补。4内置多项实时性运动控制功能例如视觉飞拍、多维PSO、高速位置锁存多轴同步运行等。5可通过EtherCAT扩展模块进行IO硬件资源扩展可扩展至4096个隔离输入口和4096个隔离输出口。6具备丰富的运动控制功能如点位运动、电子凸轮、直线插补、圆弧插补、连续轨迹加工。7支持掉电检测、掉电存储多种程序加密方式能够有效防止系统故障保护项目工程文件数据并提高系统的可靠性。8通过纯国产IDE开发环境RTSys进行项目开发可实时仿真、在线跟踪以及诊断与调试简便易用支持多种高级上位机语言联合编程进行二次开发。内容回顾回顾之前推文我们对CAD导图和小线段速度前瞻的C# DEMO进行了详细的功能介绍并从程序的角度对整个DEMO进行了梳理今天我们主要给大家介绍下具体调试中遇到一些常见问题该如何处理。往期内容详情可以在主页搜索以下内容C#运动控制开源(一):CAD导图和小线段速度前瞻的优化之CAD导图C#运动控制开源(二): CAD导图和小线段速度前瞻优化C#运动控制开源(三): CAD导图和小线段速度前瞻优化的软件框架CAD导图调试导入CAD图纸后我们在界面上可以看到对应的轨迹图形使用左键进行选中右键进行拖动滚轮进行缩放这时我们可以观察到图形上的一些元素比如起点顺序空移等(具体可以在工具栏→视图中决定是否开关显示)。常见问题1.图形的轨迹顺序和我们想要的不一样这时需要选中需要更改顺序的图形点击编辑进行排序。一般选用最小空移进行排序如果有其它需求使用其它排序方式或者直接手动排序。2.实际加工时因为加工范围太小需要对图形进行偏移这时可以选中需要偏移的图形再点击右边操作栏的编辑页面输入需要平移的单位再点击对应按钮进行偏移。3.有时想测试一些规则图形来验证R轴是否正确重新做CAD文件的话比较麻烦可以直接在编辑页面添加验证图形常用创建矩形来测试R轴角度是否正确。轴参数调试点击视图→参数设置弹出轴参数配置界面这里主要配置XYZR各轴的参数并且可以进行一些单轴调试动作验证OK后才可以进行自动加工。重要设置参数如下■一圈脉冲数电机旋转一圈所需的脉冲数。■减速比如果有减速机需要计算减速比。■导程电机旋转一圈对应的丝杆导程也就是轴移动的距离。■高速中速低速手动运动时的速度中速也是各轴自动运动时的限制速度。■加减速Sramp设置加减速度和S曲线。■快减减速度停止和碰到异常的减速度。■正负软限位软限位XYZ单位mmR轴单位度。■原点正负限位IN绑定对应限位原点的IN地址。■回原方式根据勾不勾选驱动器回零来调用对应回零勾选驱动器回零调用驱动器回零方式不然就是调用控制器回零。常见问题1.单轴JOG和定位时走的距离和实际硬件对应不上需要检查一圈脉冲数减速比和导程这三个参数用来计算实际XYZR轴的脉冲当量。计算公式为脉冲当量pulse/mm 电机每转脉冲数*减速比 ÷ 丝杆导程mm。例如电机旋转一圈需要10000个脉冲减速比为12丝杆导程为5mm则10000pulse*2÷5mm4000pulse/mm。也就是说控制器每发送4000个脉冲轴移动1mm。注意因为R轴需要单位为度所以导程需要设置成固定360这样计算下来的脉冲当量对应1度。2.自动加工过程中R轴始终转的不对这时需要检查R轴的零点零位时R轴必须朝向X轴的正方向如果方向不对需要调整回零偏移让其零位对准并且要保证R轴旋转正方向为X到Y方向。3.R轴自动运行中感觉有滞后需要调整R轴的中速参数和加减速一般设置成R轴可以接受的最大值设置太小会导致R轴跟随滞后。自动和前瞻参数调试单轴调试完成后需要设置自动和前瞻参数自动参数比较简单根据实际加工需求设置对应速度和抬落高度即可。前瞻参数设置影响实际加工的流畅度参数值也要根据实际机台效果来调整。前瞻参数的具体作用之前推文也有说明这里我们再次介绍下1.控制器前瞻主要通过设置拐角模式主要对应Corner_Mode参数这个参数用来设置拐角减速倒角平滑小圆限速等功能具体作用如下:1拐角减速需设置好减速角度和停止角度拐角减速功能解决的问题是当指令间夹角过大时如果仍以较大速度运行会在夹角处产生较大的机械冲击轨迹偏离。控制器会对指令间轨迹变化的夹角进行提前识别比较其与减速/停止角的大小关系提前决定是否进行减速保证在指令连接处平稳过渡。如图所示OA过渡AB段位置时角度小于减速角度则S1-S2段不进行减速AB过渡BC段时角度大于减速角度则进行减速处理过渡过程如S2-S3段BC过渡CD段角度大于停止角度速度需要降到零如S3-S4段位置处理。执行效果如下①未开启拐角减速②开启拐角减速→达到减速角度未达到停止角度部分减速。→达到停止角度完全减速。(2)小圆限速(需要设置最小速度和限速半径)小圆限速功能用于处理在运行轨迹中可能运行圆弧轨迹拟合成的小圆由于角度偏转较大导致出现轨迹偏转因此在这种位置需要进行速度限制的处理。开启小圆限速小圆半径超过限速半径的时候不会对速度限制小圆半径小于限速半径的时候则会开始对速度进行限制。(3)自动倒角(需要设置Zsmooth倒角半径)自动倒角功能一般是用于拐角处按照一定的倒角半径进行轨迹的弧度化处理使速度变化更平滑。如图所示①未开启倒角②开启倒角2.ZTrackSmooth平滑设置误差系数用来控制高级平滑算法平滑后的轨迹与原轨迹之间最大参考误差当此参数设置越大平滑后的轨迹距离原轨迹的最大误差也越大同时平滑效果越好运动时的速度可以达到更快曲率大的地方过弯速度可以更快反之则是相反的效果。同一段轨迹①此参数是设置为1.0②此参数设3.0Splinedis样条最小线段的参考长度设置的越小样条拆分越细默认可输入0.1。用来平滑高级平滑后的轨迹是原来离散点的参考倍数默认0.1即可代表10倍。此参数设置的倍数平滑后的轨迹越密集最小设置为4倍(0.25)最大建议不要设置超过20(0.05)。③设置为4倍④设置为10倍限速半径和限速值用来根据曲率半径对应的限制速度进行曲线段限速和控制器底层的小圆限速区别在于①小圆限速只需要设置最大限速半径限制速度和最小速度然后根据实际圆速度限制速度*实际半径/限速最大半径进行线性限速。②ZTrackSmooth参数这里则可以设置分段限速应对上面小圆限速效果不好的时候可以根据实际机台效果进行设置比如设置限速半径和对应限速值为:常见问题1Z轴抬落时把速度加减速设置很大还是感觉比较慢主要排查SRAMP和JERK有没有设置SRAMP设置过大或JERK过小都会导致Z轴提速不起来。2小圆弧段跑的特别慢和设置的参数感觉不匹配需要检查是否同时开启了控制器前瞻的小圆限速和ZTrackSmooth的分段限速一般只需要开启一个限速就可以。3实际加工跑的XY轨迹与图纸原轨迹相差比较大需要适当改小ZTracksmooth的误差系数参数如果勾选了Zsmooth_mode对应Zsmooth也不应设置过大。4如果CAD导图文件特别是PLT格式图元以小直线居多小直线细分特别小加工过程中出现断断续续的情况这时候需要使用三次文件下发避免下发比运动慢的情况。前瞻参数因为需要根据机台加工效果来调整新机台一上来不知道如何设置这里准备了一些推荐参数设置方便初始的调试。推荐参数1不使用ZTrackSmooth平滑只使用控制器内置的限速和平滑模式关闭Zsmooth_Mode。​推荐参数2不使用ZTrackSmooth平滑使用控制器内置的限速和平滑模式开启Zsmooth_Mode。推荐参数3开启使用ZTrackSmooth平滑并使用控制器内置的限速和平滑模式关闭Zsmooth_Mode。推荐参数4开启使用ZTrackSmooth平滑函数并使用控制器内置的限速和平滑模式。教学视频请点击→C#运动控制开源(四): CAD导图和小线段速度前瞻优化的调试技巧