凸轮讲解汇总课件

Beckhoff TwinCAT1TwinCAT Camming 2012BeckhoffTwinCAT1TwinCATCammiBeckhoff TwinCAT2凸轮功能一览凸轮功能一览基本描述基本描述凸轮设计编辑器凸轮设计编辑器凸轮功能块库凸轮功能块库问题问题例子例子BeckhoffTwinCAT2凸轮功能一览基本描述Beckhoff TwinCAT3凸轮运动凸轮运动特点特点电子凸轮是从机械凸轮演化来电子凸轮是从机械凸轮演化来凸轮表描述了两轴间一个非线性和线性的函数关系凸轮表描述了两轴间一个非线性和线性的函数关系使用轴的耦合指令使用轴的耦合指令X=主轴设定位置主轴设定位置Y=从轴设定位置从轴设定位置y=f(x),函数关系可以是任何复杂的函数关系函数关系可以是任何复杂的函数关系,关键是要满足客户的工艺要求关键是要满足客户的工艺要求 电子齿轮是一种特殊的电子凸轮电子齿轮是一种特殊的电子凸轮类型类型Classic position tables固定的位置凸轮表固定的位置凸轮表Motion Functions 可修改的位置凸轮表可修改的位置凸轮表操作方式操作方式循环循环线性线性BeckhoffTwinCAT3凸轮运动特点Beckhoff TwinCAT4凸轮运动凸轮运动机械凸轮盘机械凸轮盘电子凸轮电子凸轮BeckhoffTwinCAT4凸轮运动机械凸轮盘电子凸轮Beckhoff TwinCAT5凸轮运动凸轮运动凸轮表的创建凸轮表的创建TwinCAT 凸轮设计编辑工具凸轮设计编辑工具PLC程序中的凸轮计算程序中的凸轮计算外部设计工具外部设计工具凸轮编辑工具产生了凸轮编辑工具产生了:固定的位置凸轮表固定的位置凸轮表可修改的位置凸轮点可修改的位置凸轮点循环和非循环凸轮表循环和非循环凸轮表参数限制参数限制位置的范围和动态性能位置的范围和动态性能(如加速如加速度度,加加速度加加速度)的限制的限制BeckhoffTwinCAT5凸轮运动凸轮表的创建凸轮编Beckhoff TwinCAT6凸轮运动凸轮运动固定的位置凸轮表固定的位置凸轮表能够通过外部工具进行能够通过外部工具进行计算计算不受限制的位置曲线规不受限制的位置曲线规划划相比较相比较Motion Function缺少一定的灵缺少一定的灵活性活性没有在线修改的能力没有在线修改的能力BeckhoffTwinCAT6凸轮运动固定的位置凸轮表能Beckhoff TwinCAT7凸轮运动凸轮运动Motion Functions非常灵活非常灵活在线修改的能力在线修改的能力(在在运动中修改运动中修改)由几个重要的凸轮点由几个重要的凸轮点组成的凸轮曲线组成的凸轮曲线两个凸轮点之间的曲两个凸轮点之间的曲线类型是固定的线类型是固定的,不不可变的可变的.(VDI 2143)BeckhoffTwinCAT7凸轮运动MotionFuBeckhoff TwinCAT8凸轮运动凸轮运动线性线性循环循环BeckhoffTwinCAT8凸轮运动线性循环TwinCAT 凸轮设计工具凸轮设计工具凸轮设计工具是一个附加的产品凸轮设计工具是一个附加的产品,要另外进行安装要另外进行安装在在System Manager内进行配置内进行配置从下列菜单中使用从下列菜单中使用Append Table 添加凸轮表模板添加凸轮表模板使用使用Append Slave添加凸轮表添加凸轮表Master1是凸轮表的是凸轮表的X轴轴,Slave1是凸轮表的是凸轮表的Y轴轴Beckhoff TwinCAT9Rotation的设定产生一个周期性的设定产生一个周期性重复的凸轮模板重复的凸轮模板Linear凸轮模板是非循环的凸轮模板是非循环的,在进在进入主轴的位置范围内才开始触发入主轴的位置范围内才开始触发凸轮凸轮Fixed Table产生一个固定的位置产生一个固定的位置凸轮模板凸轮模板Motion function产生一个可以灵产生一个可以灵活修改的凸轮模板活修改的凸轮模板TwinCAT凸轮设计工具凸轮设计工具是一个附加的产品,要TwinCAT Cam Design Tool 主轴和从轴的参数主轴和从轴的参数重要的凸轮表生成参数是重要的凸轮表生成参数是linear/rotation,fixed table/motion function 和和 Table-ID其他一些非重要参数其他一些非重要参数,如位置如位置,速度等上下限速度等上下限,一般按默一般按默认即可认即可.Beckhoff TwinCAT10TwinCATCamDesignTool 主轴和从轴的TwinCAT Cam Design Tool Beckhoff TwinCAT11Listofcamsegmentswithstartandendpoint点的类型线性或多项式线段TwinCATCamDesignToolBeckhoTwinCAT Cam Design Tool 点的类型点的类型Rest points 速度为速度为0,加速度为加速度为0Velocity points 速度不为速度不为0,加速度为加速度为0Motion Points 速度不为速度不为0,加速度不为加速度不为0Turn points 速度为速度为0，加速度不为，加速度不为0Beckhoff TwinCAT12TwinCATCamDesignTool 点的类型BeVDI 2143 Point types and combinationsBeckhoff TwinCAT13VDI2143PointtypesandcombiVDI 2143 Motion Laws运动曲线的定义基于运动曲线的定义基于VDI 2143凸轮编辑器提供了凸轮编辑器提供了24条运动曲线条运动曲线每类曲线的左边和右边需要一定的边界条件每类曲线的左边和右边需要一定的边界条件(R,V,T,M)5次多项式函数曲线类型次多项式函数曲线类型(Automatic)是最灵活的是最灵活的Beckhoff TwinCAT14VDI2143MotionLawsBeckhoffTVDI 2143 Motion LawsBeckhoff TwinCAT15Type in the Cam Design EditorDescriptionUseLeft Border ConditionRight Border ConditionSynchron(Linearline)Synchronousmotion(constantgearratioof1:1betweenmasterandslaveisdefinedasanormalizedvelocityof1)RR,VVv_start=v_end(v=const)a=0v_start=v_end(v=const)a=0Automatic(Polynom5_MM)Automaticadaptiontotheboundaryconditions(velocity,acceleration)MM(alwayspossible)RR,TT,RV,VR,RT,TR,RM,MR,VM,MV,TM,MTMMPolynom3Polynomialofdegree3RRR:v=0,a=0R:v=0,a=0Polynom5Polynomialofdegree5(limitedresttorestversion)RRR:v=0,a=0R:v=0,a=0Polynom8Polynomialofdegree8RRR:v=0,a=0R:v=0,a=0SinuslineSimpleSineLine(seeVDI2143)RR,TTT:v=0T:v=0ModSinuslineModifiedSineLine(seeVDI2143)RRR:v=0,a=0R:v=0,a=0BestehornBestehornSineLine(seeVDI2143)RRR:v=0,a=0R:v=0,a=0AccTrapezoidAccelerationTrapezoidRRR:v=0,a=0R:v=0,a=0SinusSyncKombiSine-StraightLine-combinationTTT:v=0T:v=0ModSinusline_VVModifiedSineLinefromvelocitytovelocityVV,RV,VR,RRV:a=0V:a=0HarmonicKombi_RTharmoniccombinationfromresttoturnRTR:v=0,a=0T:v=0HarmonicKombi_TRharmoniccombinationfromturntorestTRT:v=0R:v=0,a=0HarmonicKombi_VTharmoniccombinationfromvelocitytoturnVTV:a=0T:v=0HarmonicKombi_TVharmoniccombinationfromturntovelocityTVT:v=0V:a=0AccTrapezoid_RTAccelerationTrapezoidfromresttoturnRTR:v=0,a=0T:v=0AccTrapezoid_TRAccelerationTrapezoidfromturntorestTRT:v=0v=0;a=0Polynom7_MMPolynomialofdegree7withadaptiontotheboundaryconditions(velocity,accelerationandjerk)MM(alwayspossible)RR,TT,RV,VR,RT,TR,RM,MR,VM,MV,TM,MTMMSplineInnersectionofacubicsplineSplineNaturalStartorendsectionofanaturalcubicsplinerequiresMMfunctionatthebordersrequiresMMfunctionatthebordersVDI2143MotionLawsBeckhoffTTwinCAT Cam Design Tool 凸轮表中设计的凸轮曲线凸轮表中设计的凸轮曲线 凸轮表中的主轴和从轴位置是绝对值类型的凸轮表中的主轴和从轴位置是绝对值类型的主从轴耦合以后主从轴耦合以后,凸轮表中定制的凸轮位置能够被拉伸或凸轮表中定制的凸轮位置能够被拉伸或收缩收缩从轴速度从轴速度vS=vM*vEditor从轴加速度从轴加速度aS=vM2*aEditor从轴加加速度从轴加加速度jS=vM3*jEditorBeckhoff TwinCAT16TwinCATCamDesignTool 凸轮表中设计Motion Control Library库的延伸库的延伸 凸轮运动库凸轮运动库TcMC2_Camming.lib每一个控制每一个控制PC有一个运行授权有一个运行授权控制凸轮表的运动控制功能块控制凸轮表的运动控制功能块MC_CamInMC_CamOut凸轮表的缩放凸轮表的缩放凸轮点的在线修改凸轮点的在线修改在线切换凸轮表在线切换凸轮表Beckhoff TwinCAT17MotionControlLibrary库的延伸凸轮Beckhoff TwinCAT18Cam Motion功能块功能块MC_CamTableSelect 创建一个新的凸轮创建一个新的凸轮如果凸轮被凸轮编辑工具创建如果凸轮被凸轮编辑工具创建,则该指令无需使用则该指令无需使用MC_CamIn 轴的耦合和凸轮的缩放轴的耦合和凸轮的缩放MC_CamInV2 用于多个凸轮用于多个凸轮(凸轮的叠加凸轮的叠加)MC_CamOut轴的解耦轴的解耦MC_CamScaling凸轮的缩放凸轮的缩放MC_ReadCamTableSlaveDynamics,MC_CamInfo在一定的主轴位置中动态读取凸轮表中相应从轴的位置在一定的主轴位置中动态读取凸轮表中相应从轴的位置MC_ReadCamTableCharacteristics读取凸轮的一些属性读取凸轮的一些属性,例如最大位置例如最大位置,最小位置最小位置,速度值等速度值等BeckhoffTwinCAT18CamMotion功能Beckhoff TwinCAT19Cam MotionFunction blocks for Motion FunctionsMC_ReadMotionFunction,MC_ReadMotionFunctionPoint 读取运动功能参数到读取运动功能参数到PLC中中MC_WriteMotionFunction,MC_WriteMotionFunctionPoint将运动功能参数写到将运动功能参数写到NC环境中环境中MC_ReadMotionFunctionValues将描点法得到的凸轮曲线转换为很多个等间隔的点组成将描点法得到的凸轮曲线转换为很多个等间隔的点组成的凸轮曲线的凸轮曲线将凸轮表更加可视化的表现出来将凸轮表更加可视化的表现出来MC_CamScaling运动功能块的缩放运动功能块的缩放BeckhoffTwinCAT19CamMotionFuBeckhoff TwinCAT20Cam Motion在在PLC程序中创建一凸轮表程序中创建一凸轮表,该凸该凸轮表可装载进轮表可装载进NC中中在在PLC程序中创建的凸轮表，可程序中创建的凸轮表，可以通过程序修改凸轮表中的数据以通过程序修改凸轮表中的数据该指令目前使用的很少该指令目前使用的很少,基本都是基本都是在凸轮编辑器里创建凸轮表在凸轮编辑器里创建凸轮表,再使再使用用MC_CamIn指令耦合指令耦合BeckhoffTwinCAT20CamMotion在PBeckhoff TwinCAT21Cam MotionMasterOffset,SlaveOffset:用于用于CamTable内凸轮曲线在主轴和内凸轮曲线在主轴和从轴坐标系的偏移从轴坐标系的偏移.如下图如下图,MasterOffset,SlaveOffset同时有偏移值的情况同时有偏移值的情况:BeckhoffTwinCAT21CamMotionMaBeckhoff TwinCAT22Cam MotionMasterScaling,SlaveScaling 用于用于CamTable内凸轮曲线在主内凸轮曲线在主轴和从轴坐标系的缩放轴和从轴坐标系的缩放如下图如下图,分别为主轴和从轴的收缩分别为主轴和从轴的收缩BeckhoffTwinCAT22CamMotionMaBeckhoff TwinCAT23Cam Motion如果既需要使用主从轴如果既需要使用主从轴offset又又需要使用主从轴需要使用主从轴scaling,是先偏是先偏置后缩放还是先缩放后偏置置后缩放还是先缩放后偏置,有一有一个函数关系个函数关系MasterTablePos:=(MasterPosition+MasterOffset)/MasterScale;SlavePosition:=(SlaveTablePosition*SlaveScale)+SlaveOffset;BeckhoffTwinCAT23CamMotion如果Beckhoff TwinCAT24Cam MotionStartMode:用于设置主轴和从轴用于设置主轴和从轴坐标的类型坐标的类型.有四种类型有四种类型,如下如下:1.主从轴均为绝对值型主从轴均为绝对值型2.主从轴均为相对值型主从轴均为相对值型3.主轴为绝对值，从轴为相对值主轴为绝对值，从轴为相对值4.从轴为绝对值，主轴为相对值从轴为绝对值，主轴为相对值BeckhoffTwinCAT24CamMotionStBeckhoff TwinCAT25Cam Motion用于凸轮的解耦功能用于凸轮的解耦功能.特别注意的是特别注意的是:从轴解耦之后从轴解耦之后,从轴会解除和主轴的耦合从轴会解除和主轴的耦合关系关系,但从轴会按照解除耦合前的速度一直运行下去但从轴会按照解除耦合前的速度一直运行下去,BeckhoffTwinCAT25CamMotion用于Beckhoff TwinCAT26Cam Motion 该指令不能独立使用，必须在该指令不能独立使用，必须在MC_Camin运行的基础上才能生运行的基础上才能生效效.可以使凸轮曲线通过即时或在下可以使凸轮曲线通过即时或在下一周期等方式进行修改一周期等方式进行修改.凸轮曲线修改的方式有以下几类凸轮曲线修改的方式有以下几类 1.主从轴缩放主从轴缩放,通过参数通过参数 MasterScaling,SlaveScaling 2.主从轴偏移主从轴偏移,通过参数通过参数MasterOffset,SlaveOffset 3.配合配合MC_WriteMotionFunctionPoint功能块功能块,通过修改凸轮表中位置通过修改凸轮表中位置点的方法点的方法,修改凸轮曲线修改凸轮曲线 BeckhoffTwinCAT26CamMotionBeckhoff TwinCAT27Cam Motion凸轮修凸轮修改激活改激活的几种的几种模式模式BeckhoffTwinCAT27CamMotion凸轮Beckhoff TwinCAT28Cam Motion28建立凸轮数据表的数组建立凸轮数据表的数组,数组成员数量一般为数组成员数量一般为512,1024,4096个等个等.通过数学建模通过数学建模,将用户工艺所需要的函数曲线离散将用户工艺所需要的函数曲线离散,赋值给数组数赋值给数组数据据.BeckhoffTwinCAT28CamMotion28Beckhoff TwinCAT29Cam Motion29BeckhoffTwinCAT29CamMotion29Beckhoff TwinCAT30Cam Motion30适用于凸轮编辑表中若干点连接所组成的凸轮曲线适用于凸轮编辑表中若干点连接所组成的凸轮曲线.该类凸轮曲线是通过凸轮表编辑所得到的该类凸轮曲线是通过凸轮表编辑所得到的.使用该指令可以改变这类凸轮表中的任何点的位置使用该指令可以改变这类凸轮表中的任何点的位置,从而达到改变从而达到改变曲线的效果曲线的效果.BeckhoffTwinCAT30CamMotion30Beckhoff TwinCAT31Cam Motion31通过修改位置点结构中通过修改位置点结构中的某个变量的某个变量,来修改曲线来修改曲线,如右图如右图:BeckhoffTwinCAT31CamMotion31Beckhoff TwinCAT32Cam Motion32该功能块主要用于将凸轮该功能块主要用于将凸轮表中所描绘的几个点的数表中所描绘的几个点的数据结构读取据结构读取.在程序中在程序中,一般先使用该指一般先使用该指令将凸轮表读取令将凸轮表读取,MC_WriteMotionFunctionPoint只需要修改需要变化的凸只需要修改需要变化的凸轮点轮点.BeckhoffTwinCAT32CamMotion32Beckhoff TwinCAT33Cam Motion33该指令和该指令和MC_CamScaling类似类似,MC_CamScaling功能更功能更齐全一些齐全一些,可以被可以被MC_CamScaling取代取代动态修改凸轮曲线的指令动态修改凸轮曲线的指令.BeckhoffTwinCAT33CamMotion33Beckhoff TwinCAT34Cam Motion341.通过输入主轴位置通过输入主轴位置,计算出相应计算出相应Cam Table表的从轴位置表的从轴位置.2.该功能常用于凸轮运动中途意外停止该功能常用于凸轮运动中途意外停止,重新启动凸轮后重新启动凸轮后,系系统能够顺利走完未完成的凸轮周期统能够顺利走完未完成的凸轮周期.BeckhoffTwinCAT34CamMotion34Beckhoff TwinCAT35Cam Motion35该指令可以将描绘的该指令可以将描绘的2个凸轮点根据自己的定制步数离散化个凸轮点根据自己的定制步数离散化,以便更有利于凸轮曲线的可视化以便更有利于凸轮曲线的可视化.例如可将右图的凸轮曲线例如可将右图的凸轮曲线离散成等间距的离散成等间距的360步步.该功能的使用可以简化数该功能的使用可以简化数学建模的难度学建模的难度BeckhoffTwinCAT35CamMotion35Beckhoff TwinCAT36Cam Motion36使用该类指令的组合使用该类指令的组合,可以通过外部给定的方式每个扫描周可以通过外部给定的方式每个扫描周期赋值给运动轴位置期赋值给运动轴位置,速度速度,加速度加速度,给用户更灵活自由的定制给用户更灵活自由的定制运动控制曲线运动控制曲线.用户还可将用户还可将2个以上的凸轮曲线进行叠加个以上的凸轮曲线进行叠加,使凸轮曲线功能使凸轮曲线功能更加灵活更加灵活.BeckhoffTwinCAT36CamMotion36Beckhoff TwinCAT37Cam Motion37曲线曲线1曲线曲线2曲线曲线1+2BeckhoffTwinCAT37CamMotion37