CODESYS Softmotion CNC+Robotics: eenvoudig bouwen aan complexe motion control toepassingen

Met CODESYS Softmotion CNC+Robotics kan een machinebouwer een breder bereik aan manipulatoren en robots toepassen en efficiëntere applicaties ontwikkelen. In dit artikel bespreken we dit aan de hand van een betrekkelijk eenvoudig bewegingsprofiel om het voordeel glashelder te krijgen. Zo voorkomen we namelijk dat dit ondersneeuwt in de complexiteit van een applicatie. Na het lezen van dit artikel begrijpt u dat dezelfde principes toegepast kunnen worden op de meest complexe motion control applicaties.

In dit artikel kijken we naar het CODESYS Softmotion CNC+Robotics pakket. Met dit pakket vereenvoudigt een machinebouwer het programmeren van Motion Control applicaties zoals robots en andere manipulatoren.

Motion Control

Motion Control draait om het verplaatsen en/of bewerken van een product. In de praktijk wordt voor de positiebepaling veelal het cartesisch coördinatenstelsel gebruikt. Dit stelsel kent 3 assen (x, y, z) waarmee we de positie van de verschillende componenten van de applicatie of het product aanduiden. Om van de ene naar de andere positie te bewegen is eerst een stuk mechanica nodig.

Seriële manipulator

Een seriële manipulator is een bekende en de meest gangbare oplossing voor het mechanisch positioneren van een product. De hier afgebeelde manipulator beweegt in twee dimensies maar deze zijn natuurlijk ook beschikbaar met bewegingen in drie of zelfs meer dimensies voor bijvoorbeeld rotatie.

Een seriële of gantry manipulator  wordt vaak toegepast voor het repeterend  verplaatsen van producten met grote massa. Denk bijvoorbeeld aan  producten die van een band gepakt en op de juiste manier in de verpakking geplaatst moeten worden. Of dozen die op een pallet geplaatst worden.

Motion control: bewegingsprofiel

We gaan voor dit artikel uit van een relatief simpele beweging; een product moet opgepakt worden en verplaatst naar een andere positie. Een bepaalde hoogte is noodzakelijke omdat een bijvoorbeeld een obstakel vermeden moet worden. De meest eenvoudige manier om dit te doen is zoals hieronder in het blauw (A) afgebeeld: de servomotor die de Z-as aanstuurt zorgt ervoor dat deze omhoog gaat tot een bepaalde positie, vervolgens maakt de Y-as de noodzakelijke horizontale beweging voor de Z-as het product weer omlaag beweegt. Elke as beweegt pas als de vorige beweging is afgerond.

Dit is betrekkelijk eenvoudig te realiseren door gebruik te maken van de Move commando’s en mogelijkheden die opgenomen zijn in de PLC Open standaard waarbij de bewegingen onafhankelijk van elkaar achtereenvolgens worden uitgevoerd.

Maar, deze beweging, in het blauw afgebeeld (A) is ook tamelijk inefficiënt. Het bewegingsprofiel dat aangeduid is met de rode lijn (B) kan dezelfde beweging, vloeiender en in minder tijd maken. Maar dit vraagt om een gelijktijdige aansturing van de assen en onderlinge positiebepaling; de applicatie moet begrijpen wanneer de horizontale beweging ingezet moet worden. De software moet voor dit bewegingsprofiel complexe berekeningen  uitvoeren.

Mede door deze complexiteit kiezen veel machinebouwers in de praktijk nog voor een minder optimaal bewegingsprofiel. Gelukkig heeft VARIODRIVE hier een oplossing voor.

[fl_builder_insert_layout id=11234]

CODESYS Softmotion CNC+Robotics

Met het CODESYS Softmotion CNC+Robotics module kan een engineer of software ontwikkelaar veel gemakkelijker optimale bewegingsprofielen voor de applicatie realiseren. Dit geldt voor eenvoudige één-assige bewegingen tot complexe multi-dimensionale applicaties zoals robotica, CNC of andere motion control toepassingen. CODESYS heeft al deze motion functionaliteit in de vorm van een tool kit module direct geïntegreerd in het PLC ontwikkelsysteem. Door gebruik te maken van deze tool kit en de programmeertaal volgens de IEC61131-3 en PLCOpen standaard krijgt de engineer een veel groter bereik aan motion control mogelijkheden tot zijn of haar beschikking.

Parallelle manipulator: reduceren van complexiteit

Hiernaast afgebeeld is een zogenaamde parallelle manipulator, een manipulator waarbij de assen – in tegenstelling tot de seriële manipulator – een wederzijdse afhankelijkheid hebben; heeft een aantal voordelen ten opzichte van een seriële manipulator.

Engineers bekend met deze technologie weten dat dit type manipulator doorgaans moeilijker toe te passen is dan de seriële manipulator door de complexiteit van de noodzakelijke berekeningen. Maar klopt dat nog wel?

Met de tool kit van CODESYS Softmotion CNC+Robotics is het programmeren van een parallelle manipulator net zo moeilijk als de seriële manipulator. Door het juiste model van je applicatie te implementeren/selecteren weet de software hoe hij de beweging moet afhandelen. De engineer programmeert de beweging, ongeacht de applicatie, op identieke wijze. Dit heeft als bijkomend voordeel dat de software ook voorkomt dat dat er over de grenzen van de apparatuur heen wordt gegaan.

Programmeren van complexe parallelle applicaties

In de praktijk zijn machinebouwers soms nog onbekend met de kansen die geavanceerde manipulatoren bieden. Zij denken onterecht dat de noodzakelijke ontwikkeltijd niet opweegt tegen de efficiëntievoordelen of uitgebreidere toepassing:

“Als wij iemand opleiden om met een betrekkelijk eenvoudige, 2-assige, seriële robot te werken kan die persoon vervolgens ook omgaan met een 6-assige, parallelle manipulator. De software verzorgt de noodzakelijke kinematische berekeningen zodat de engineer zich kan richten op het juiste bewegingsprofiel. Hierdoor kunnen machinebouwers een veel breder bereik aan manipulatoren en robots toepassen, efficiëntere applicaties realiseren en bestaande applicaties optimaliseren.”

Ondersteuning machinebouwer

VARIODRIVE ondersteunt en ontzorgt machinebouwers op het gebied van Motion Control. Dat betekent dat wij niet alleen helpen bij het samenstellen van de applicatie – het ontwerp en de selectie van de optimale componenten – maar ook de mogelijkheden van de software al mee laten wegen. Wij leiden zelfs uw engineers op om met deze software te werken waardoor de noodzakelijke kennis vervolgens bij andere projecten al beschikbaar is. Wilt u meer weten over een mogelijke samenwerking met VARIODRIVE of bent u benieuwd naar praktijkvoorbeelden? Wij vertellen u er graag alles over, neem contact op via sales@variodrive.nl of tel: 0186-636280 en we plannen graag een afspraak in.