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关于两轴联动的控制方法及原理

关键词: 两轴联动,3d打印,算法原理,控制方法及原理
描述:

概念:在工业控制中,常常用到两轴,三轴联动,五轴,六轴联动,有人认为,联动不就是同时动起来吗?是同时动起来,然而并非所有运动的简单控制,而是一种相互关联的合成结果。


作者:代码灵魂  日期:2018/4/22

关于两轴联动的控制方法及原理


概念:在工业控制中,常常用到两轴,三轴联动,五轴,六轴联动,有人认为,联动不就是同时动起来吗?是同时动起来,然而并非所有运动的简单控制,而是一种相互关联的合成结果。

小编,近日来,一直研究3D打印的相关概念,测试,然而发现,并非每一个开发者,都有一颗追求完善的心。过早将不成熟亦或是存在缺陷的产品推向市场,是商人的错,而并非工程师的错。然而,客户盆友们,只能被动的接受或者,手动去改进。

 

言归正传:

 

今天小编主要分析,两轴联动的控制方法及原理。这种运动方法在3D打印机中普通采用,在其它十字滑台,机械手中,也普通存在。

 


假设当前位置处于笛卡儿坐标系,P(1.1)的位置,我们要联动移动到P1(5.4)的位置,那么,具体怎么走呢?

我们知道,在GCODE代码中,G1,走直线运动,而G0为快速移动,G1,所走路径为联动,而G0所走路径并非联动,只是给了一个终点,让其自由移动。也就是说,移动的过程如下下图所示。

 

可以看出,我们需要走的路径如1图所示,这是一条直线,而图二为快速移动时路径,我们发现,尽管要求到达目的点P1,然而所走路径却是多样的,当先到达C,点时,说明两轴速度相同,当到达D点时,说明X轴速度比Y轴快,而到达E点时,说明X轴速度比Y轴慢,

那么,要实现联动如上图三中,所走的直线P,P1,,则联动问题,最终转变为速度问题。

 

设直线的方程为Y=KX+B

解上述方程:列方程组,Y=K(XP)+B  Y=K(XP1)+B  得上述直线方程为,Y=(3/4)X+1/4

那么路径的距离为多少呢?


 

由点P,P1,P2 构成直角三角形,其中,P2的坐标为P1,P点在XY,方向的投影交点(51

解直角三角形,点P,P1的距离为根号(5-1)平方+4-1)平方=5

当点从P,移动到P1点时,所走距离为5,设单位为毫米(mm

假设我们的X.Y轴的移动速度为每秒 1毫米,则,如果同时开转,同时开停,能走出如上路径吗?答案并非如此。速度相同的两轴同时动作,所走直线为正方形距离为根号2*X平方。

那么,要实现上述联动,则给定其速度就不能相同。

假设移动的距离每一次步角距为小数点后5位数,即精度保留小数点后两位数,忽略不计,则有。联动时的X,Y轴的速度为,基准速度的倍数关系。如上图所示。

假设基准速度取最大速度,即X轴速度,而Y思轴速度为X速度的百分比,则该速度下的路径,便是我们所需的联动结果。

即:X轴速度V=距离/时间=1 1=4/4)则有  时间T=距离/V=4/1=4  即所需时间为4秒钟

Y轴速度呢?  同理Y=距离/时间 =3/4=3/4 mm/s  

 

现在,我们将基准速度设为1000 mm/s 则有,X轴速度为1000mm/s   Y轴速度为1000*3/4=750mm/s .

此时,同时给定速度,则时间,在T=L/V=(P1(X)-P(X))/1000=0.005  5毫秒后,两轴在P1点相遇。

同样的道理,每一步路径,预先根据基准速度,计算为各轴速度的分配,则实现完全意义的两轴联动。三轴联动也是如此,

然而3D打印并非三轴联动。Z轴是单方向运动的,在其运动的速度中,有等待,则此时打印精度减低。其在等待Z轴移动的时间内继续挤料,造成光滑轮廓存在凸凹从而累积成波峰线,影响美观度。

如下图所示。小编高速度打的,层高0.03,也也许是小编的打印机,Z方向不联动,才会这样的呢,其它厂家的机器或许会好一点吧!

 

 3D打印的缺陷

 

 

 


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