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如何实现电子凸轮 点击：19287 | 回复：94



叫我小白

    
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发表于：2007-12-07 09:03:00
楼主
在考虑实现复杂的运动控制时（特别是非线性运动时），电子凸轮是较好的选择，如何实现电子凸轮，我请教了一些人，但是没有得到答案。所以根据经验和猜测、以及IEC61131-3 motion control的一些知识，估计实现的方法如下。如果有何错漏之处，欢迎指正。

首先对电子凸轮进行简单的定义：实现主轴和从轴的啮合运动。

实现电子凸轮分为三部分：

1、获取主轴位置；

获取主轴位置有多种方法：一是采用虚拟轴，计算简单准确；二是从主轴编码器获取，将主轴编码器信号进行处理；三是从测量编码器获取。获得编码器信号之后，还要将其换算成主轴位置。

2、实现主从轴的啮合

实际上是获取主从轴之间的关系（称之为cam table）。cam table有两种方法表述：一是采用X、Y的点对点关系；二是采用两者的函数关系。cam table的获取也有多种途径：一是采用厂商提供的软件；二是函数关系计算。cam table在运行中的实现根据表述方法的不同也有两种方式：一是根据X、Y的点对点关系查表得到；二是根据两者的函数关系进行计算（特别需要提到的是，有些函数关系可能会根据不同情况而得到不同的函数，也就是函数并不确定。这些西门子轮切手册提到的五次曲线给了我很大的提示）。cam table可以定义多个cam曲线，根据需要切换、拉伸不同的cam。

关系确定和实现后，根据主轴的位置，就能得到从轴的位置。

三、根据从轴位置控制当前轴

通常日系和欧系在根据从轴位置控制当前轴有不同的处理方式，日系的低成本伺服采用输出脉冲的方式，这种方式可能的缺点是丢失脉冲，以及响应的实时性能不足；欧系伺服多采用总线（通讯）方式实现，精确同步的能力更为突出。

原文发表于我的博客：http://blog***/more.asp?name=lightwhite&id=30729
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发表于：2007-12-07 09:48:00
1楼
楼主的意思电子齿轮就是实现主从轴的啮合?
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叫我小白

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发表于：2007-12-07 11:00:00
2楼
这是简单定义，我不是写教材，不作全面复杂的定义。
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firstrazor

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发表于：2007-12-07 11:13:00
3楼
有关凸轮的表达，可以写上厚厚一本书。实际上，凸轮表中的点与点之间的插补，就有很多方法。一般都可以选取几个点，然后凸轮编辑器用多项式来拟合。5次多项式并不是在任何应用中都是最佳的，因为它的结果输出力矩减弱了。还有很多不同的多项式，适用于不同的应用，当然不是所有的伺服系统都支持。

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叫我小白

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发表于：2007-12-07 11:24:00
4楼
有没有更深入介绍的文章。
这些东西很多都是猜测。
我目前正在自己做个旋切模型玩玩。
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firstrazor

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发表于：2007-12-07 11:38:00
5楼
你的猜测都很准啊！旋切（横切？）你不是早就玩过了？旋切加上追色标会更有意思一点，因为每次的长度不一样了。

每个伺服公司内部应该都有一些深入探讨凸轮的东西，问问吧。
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叫我小白

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发表于：2007-12-07 11:43:00
6楼
是玩过了，不过用的是德国人开发的功能块，封装了也看不到。
自己DIY，练练手而已（虽然我觉得功能块已经很完善了）。
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firstrazor

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发表于：2007-12-07 11:51:00
7楼
顺便说一句，AB在高速旋切应用中使用的是非常规多项式凸轮，可以显著减低伺服电机温度。不过对一般中低速的应用，5次多项式应该就很好了。
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叫我小白

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发表于：2007-12-07 12:07:00
8楼
我也不知道baumuller使用什么函数，因为封装了。
西门子手册中写得是五次多项式。
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叫我小白

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发表于：2007-12-07 12:08:00
9楼
其实高速旋切的难点不是电机温度的问题（或者我们没碰到）。
难点是制动力不足（也可能是电机选小了）。
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1314520

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10楼
顶一下
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刘岩利

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发表于：2007-12-07 21:30:00
11楼
"其实高速旋切的难点不是电机温度的问题。
难点是制动力不足。"
同意!!
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秀秀

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12楼
没怎么看明白,是不是两个伺服实现线速度同步呀?其中一个主轴转动,另一个相当于从轴追踪主轴的线速度??
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波恩

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13楼
凸轮曲线如果就是简单的直线，则相当于“两个伺服实现线速度同步”，其实就如同机械凸轮一样，可实现的运动曲线或关系可以极为复杂。
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叫我小白

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14楼
两个伺服实现线速度同步
－－－－－－－－
是位置同步，两者位置关系可以非常复杂。
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xzy568

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15楼
如果是制动力比较重要的话,是否可以用更大减速比的减速机,以更提高制动力,当工作于最高线速度时,电机以高于额定转速运行,这样可以解决制动力矩低于加速力矩的问题,充分使用电机力矩
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叫我小白

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16楼
还也可以选用更大的电机。。
关于这个，我还想考虑采用并联电容箱的办法。
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波恩

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17楼
使用电容箱的关键作用在于瞬间制动回馈能量的缓冲或释放，力矩只是表象之一，制动力矩与瞬时转速之积所表示的能量才是需要应对的关键,简单的提高电机的制动力矩，无异于加重了瞬间能量的缓冲负担，加上减速器，是可以提高负载端的制动力矩，如果操作上是加速了制动过程，则一样会加剧驱动级的瞬间能量缓冲负担。
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xzy568

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18楼
看来这是一个综合性的问题,不过电容箱是一个不错的主意,也就是说增加减速比并不能增加制动效果,我太笨了.
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七夜

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发表于：2008-04-06 18:09:10
19楼

VDI2143,  CAM，good luck for you。无电子版本，抱歉。

电子齿轮和电子凸轮不是一个概念。

“运动曲线或关系可以极为复杂”，其实还好了，无论这么动，都在三维空间里。两年前曾经有个同事和我说，他把512个点用C语言建模型重新写了一遍，然后带回到控制变量里做了个曲线修改，并且成功了。还在客户那边成功的用起来了，当时汗的~~~崇拜的无以复加。

后来自己也顺着前面人的路去摸了一把，完事后有一种登山望海的感觉。

再后来，突发奇想，可否用C语言直接控制SEW的伺服控制器，而不去使用IPOS的基础函数。多次试验失败。。。。问那个同事，其沉默良久，答曰：不久前干过这样的事情，问过德国人。德国人的回答很简单：此乃研发部的头号机密，若尔得知，则SEW精华尽去也。。。。

无果，瞎猜，如果有一天。。。能够知道硬件代码表。。。。或许。。。或许可以知道试一试。

 

 

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叫我小白

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发表于：2008-04-07 08:46:49
20楼

哈，其实也不是那么难的，电子凸轮曲线支撑点完全可以由C语言计算出来，如果硬件平台支持的话，当然也能让电机转起来。

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