罗胜埃尔莫运动控制系统——在飞机数字装配系统中的应用

时间:2019-03-24 22:07:05 来源:砀山信息网 作者:匿名
  

本文介绍了罗升埃尔莫运动控制系统在飞机数字装配系统中的应用。与以前的装配系统相比,该系统可以实现更高的装配精度,大大提高装配效率,并完成复杂多样的装配要求。

关键词

·罗盛埃尔莫运动控制系统

·MAESTRO

·CAN开放式现场总线

飞机有数千个部件,其中许多是由金属板或复合材料组成的薄板状结构。它们的特点是形状复杂,曲面不规则,材料和形状决定了它们的加工刚性相对较小,容易变形,给加工和装配带来很大困难。近年来,随着自动化水平的不断提高,先进的数控技术的引入极大地提高了零件的加工工艺,大大缩短了零件的制造周期,并且质量得到了很大的提高。然而,飞机部件的组装和整个机身的组装仍然遵循传统方法,不能适应先进的数控加工技术带来的效率提升。飞机装配技术限制了飞机工业的发展。本文主要利用罗生介绍的Elmo运动控制系统,采用多点成形技术,对飞机的柔性数字化装配进行了介绍。系统流程

多点成形技术是柔性模具设计的技术基础。基本原理是使用多个均匀的离散点来拟合飞机装配件的三维表面。通过精确的数字建模,可以控制每个点的点以实现精确度。该控制允许工具表面完全符合飞机部件的表面。使用这种灵活的装配技术可以大大缩短飞机支架的制造周期并替换大多数固定支架。同时,由于其离散点控制,系统是可重新配置的,并且一组部件可以完成各种表面形状部件。

固定飞机薄壁板采用可移动的动态工具。基本部件是可移动导轨对和高度可调支撑夹紧单元。通过数控伺服完成上述部件的控制,伺服不同。位置调整使整个工具系统按照理论点分布,使皮肤达到理论工具形状。系统框架

系统主要包括以下部分:系统计算机主要计算并给出数学模型;罗盛HITECH人机界面可实时显示和设置一些现场工作参数; 3D激光测量可以将实际位置值反馈回当前的系统计算机;罗盛介绍,以色列Elmo公司的MAESTRO多轴控制器是运动控制系统的核心,与多个Elmo公司的伺服驱动器连接在CAN总线上,完成多点位置控制;由于过程中需要钳位功能,一些现场总线I/O也连接到CAN总线。

沟通部分主要包括两个主要层面:

第一层是以太网层,它满足标准的TCP/IP协议。该通信方法的应用主要具有以下优点。

·通信距离长,以太网通信限制可控制在200米,基本满足大型飞机等设备的装配空间,同时避免了光纤通信的大量使用。

·标准TCP/IP协议,普通计算机和工业设备可以很好地连接

·普通用户熟悉应用程序,应用程序控制技术相对稳定,成熟。

·同时,人机界面用于通过设备现场的RS-232模式控制和设置工作参数,弥补了以太网通信距离长的不便。

第二级是现场总线级,采用目前在欧洲和美国使用的CAN总线形式。使用此总线将为系统带来以下好处。

·CAN总线是集分布式控制和实时控制于一体的串行通信局域网,可靠性高。

性,高性能和高实时等特性已得到广泛认可和应用。

·本系统中使用的CAN总线完全支持CANOpen级别的DS301,DS305,DS401,DS402和其他协议。两个协议DS401和DS402是基于运动控制开发的通信协议。

直接应用于运动控制应用

·由于罗盛公司推出的Elmo产品全部基于CANOpen协议,因此与其相关

底层协议都是开放的,允许客户与其他设备连接。·其他设备可以连接到CAN总线,例如现场总线I/O,但连接的设备必须支持

CANOpen协议

·理论上,每个CAN总线最多可支持108个节点。以色列Elmo目前的MAESTRO多轴控制器具有多达2个CAN总线。从理论上讲,它最多可以支持216个节点。每个节点都可以连接到伺服。电机或CAN总线设备,为未来设备的扩展带来了很多便利

MAESTRO功能

Luosheng Elmo的MAESTRO控制器是一个基于网络的多轴运动控制器,可以执行2D,2.5D差分补偿,多轴同步,以及启动和停止类似PLC的运动控制功能。可以完成整个系统的通信级别,例如:网络的网关;监控每个节点的状态;远程访问和控制移动网络; CAN现场总线的主站。

基于MAESTRO的多轴运动控制系统可以通过以下框图简单表示:

其中,我们需要定义几个定义:

·轴:每个驱动器与每个电机配对,以完成单个运动的控制,我们称之为轴。

·组:由多个轴组成,MAESTRO可以向组中的每个轴发送相同的同步命令,每个独立轴可以完成独立运动,并且我们要求构成组的每个轴的运动形式必须一致。可以定义多个组。

·矢量组:一般由一组两个独立的轴组成,通过精确控制时钟同步来获得精确的单轴运动定位,从而获得所需的系统性能,同时矢量组可以完成两个轴之间的线性差异。补偿,弧差补偿和螺旋差补偿。类似地,矢量组可以定义多于一个。

下面,我们列出了罗盛ELMO MAESTRO的基本组成,如图4所示。

其中,根据不同的功能,我们使用五个内部部分,分别用不同的颜色表示。具体功能如下:

图5

作为CAN现场总线主站,MAESTRO可以提供许多网络功能,包括完成网络配置;检测和描述CAN网络中存在的CAN设备;使用标准CANOpen协议接收和发送CAN网络信息; CAN网络报警信息处理;时钟同步根据其内部同步机制完成;通过使用CANOpen的DS301,DS305,DS401和DS402协议完成CAN设备之间的通信。同时,作为同步运动控制器,它还可以实现以下一系列同步功能:将同步运动命令发送到指定的运动单元轴;同步运动单元轴启动和停止操作;通过其内部回调函数完成动作并监视Elmo驱动程序中定义的触发条件,以及通知主机。在与主机通信的过程中,MAESTRO可以使用的通信方法是TCP/IP和RS-232。可通过此通信完成的功能包括:上传和下载程序;系统的当前状态反馈;反馈用户程序的操作;传输和解释MAESTRO的命令和任何终端CAN设备的操作指令。用户还可以通过罗盛Elmo产品的Composer软件,通过该路径直接操作和监控终端Elmo驱动器。

在运行用户程序方面,MAESTRO还有其独特的功能:它可以用作完全可编程的运动控制器来编程和完成多轴运动编程;可以运行一个或多个用户程序;用户可以使用MAESTRO编程语言来实现其编程操作,其编程语言类似于Elmo的驱动编程语言,是一种类似C语言的计算机语言,很容易掌握;同时,使用Elmo Studio软件可以轻松实现其编程环境。

基于以上特点,通过使用MAESTRO和Elmo智能驱动器,我们形成了分布式控制系统的基本框架。用户可以根据自己的工艺要求和具体的工作条件选择合适的组合。扩展,可靠和稳定,以实现所需的功能。

结论:

目前,采用分布式控制系统的飞机柔性装配系统已通过国家验收,已准备投入批量生产。由于国内对CAN总线的研究起步较晚,因此在具体应用方面与国外相比存在较大差距。因此,我们对这方面的理解不是很全面,而且还处于探索阶段。然而,通过天津罗升项目的成功应用,我们增强了对推广这种分布式控制系统的信心。我们将加倍努力,将该控制系统应用于医疗,纺织,印刷等更多行业和领域。