Parametrierung

Generelles Verhalten an Segmentübergängen

• Geschwindigkeit: Die Segmentsollgeschwindigkeit VS wechselt vom Segmentübergang von VS_in in VS_out. Am Segmentübergang wird die Geschwindigkeit immer auf den niedrigeren der beiden Werte reduziert.
• Beschleunigung: die aktuelle Bahnbeschleunigung wird am Segmentübergang immer auf a = 0 geführt.
• Ruck: der Ruckeinheit J wird in Abhängigkeit von der Geometrie am Segmentübergang gewechselt. Das kann einen merkbaren Dynamiksprung bedingen.
• Es gibt die Möglichkeit der Glättung von Segmentübergängen.

Mindestgeschwindigkeit

Jede NCI-Gruppe hat eine Mindestbahngeschwindigkeit V_min≥ 0.0 die niemals unterschritten werden sollte. Vom Benutzer vorgegebene Ausnahmen sind: programmierter Halt am Segmentübergang, Bahnende und Overrideanforderungen die unter die Mindestgeschwindigkeit führen. Systembedingte Ausnahme ist eine Bewegungsumkehr. Bei der Reduktionsmethode DEVIATIONANGLE: gilt für den Ablenkungswinkel φ ≥ φ_h, dann wird die Mindestgeschwindigkeit nicht beachtet. V_min muss kleiner als die Bahnsollgeschwindigkeit (F-Wort) jedes Segments sein.

Die Mindestgeschwindigkeit kann jederzeit im NC-Programm auf einen neuen Wert V_min≥ 0.0 in Einheiten mm/sec gesetzt werden.

Klassifikation der Segmentübergänge

Im Allgemeinen ist der Übergang von einem Segment zum nächsten nicht beliebig glatt, so dass zur Vermeidung von dynamischen Instabilitäten die Geschwindigkeit im Übergangspunkt geeignet reduziert werden muss. Dazu werden die Übergänge geometrisch klassifiziert und in drei Schritten die effektive Übergangsgeschwindigkeit V_link festgelegt.

Segmente - als geometrische Objekte - werden hier als Kurven im Sinne der Differentialgeometrie aufgefasst, die mittels der Bogenlänge parametriert sind.
Ein Segmentübergang von einem Segment S_in zu einem Segment S_out heißt vom geometrischen Typ Ck, wobei k eine natürliche Zahl (inklusive 0) ist, wenn jedes Segment k mal stetig nach der Bogenlänge differenzierbar ist und die k-ten Ableitungen am Übergangspunkt übereinstimmen.

C0-Übergänge haben am Übergangspunkt einen Knick.

C1-Übergänge sehen glatt aus, sind aber dynamisch nicht glatt. Ein Beispiel ist der Übergang Gerade-Halbkreis im Stadion: am Übergangspunkt gibt es einen Sprung in der Beschleunigung.

C2-Übergänge (und natürlich Ck-Übergänge mit k > 2) sind dynamisch glatt (ruckbegrenzt).

Reduktionsmethode für C2-Übergänge

Wie an allen Übergängen wird an C2-Übergängen V_link gleich dem Minimum der beiden Segmentsollgeschwindigkeiten gesetzt: V_link = min(V_in,V_out). Weiter wird nicht reduziert.

Reduktionsmethode für C1-Übergänge

Zuerst wirdV_link gleich dem Minimum der beiden Segmentsollgeschwindigkeiten gesetzt: V_link = min(V_in,V_out). In Abhängigkeit von den Geometrietypen G_in und G_out auf den zu verbindenden Segmenten und den Ebenenanwahlen auf G_in und G_out wird der geometrisch induzierte absolute Beschleunigungssprung AccJump im Segmentübergang unter der Geschwindigkeit V_link berechnet. Ist dieser größer als C1 mal der für die Geometrien und Ebenen zulässigen Bahn-Beschleunigung /(absolute)Verzögerung AccPathReduced, dann wird die Geschwindigkeit V_link so reduziert, dass der sich ergebende Beschleunigungssprung gleich AccPathReduced ist. Ist dieser Wert kleiner als V_min, dann hat V_min Priorität.

Hinweis Bei Wechsel der Dynamikparameter ändert sich automatisch die für die Geometrien und Ebenen zulässigen Bahn-Beschleunigung und damit das das Verhalten der Reduktion.

Interface: System Manager und Interpreter

Reduktionsmodi für C0-Übergänge

Es gibt für C0-Übergänge mehrere Reduktionsmethoden. Die Reduktionsmethode VELOJUMP reduziert die Geschwindigkeit nach erlaubten Geschwindigkeitssprüngen pro Achse. Die Reduktionsmethode DEVIATIONANGLE reduziert die Geschwindigkeit in Abhängigkeit vom Ablenkungswinkel φ (Winkel zwischen der normierten End-Tangente T_in des einlaufenden Segments S_in und der normierten Anfangs-Tangente T_out des auslaufenden Segments S_out). Die Cosinus Reduktionsmethode ist ein rein geometrisches Verfahren (siehe Kurvengeschwindigkeitsreduktionsmethode).

Für mechanisch unabhängige Achsen empfiehlt sich die Methode VELOJUMP, während für mechanisch gekoppelte Achsen (z.B. ist die Y-Achse auf der X-Achse befestigt) in der Regel die Methode DEVIATIONANGLE empfehlenswert ist.

Reduktionsmethode für C0-Übergänge: VELOJUMP

SeiV_link = min(V_in,V_out) und für jede Achse V_jump[i] = C0[i] * min(A+[i],-A-[i]) * T der erlaubte absolute Geschwindigkeitssprung der Achse [i], wobei C0[i] der Reduktionsfaktor und A+[i], A-[i] dieBeschleunigungs-/Verzögerungsbegrenzungen der Achse [i], sowie T die Zykluszeit ist. Die Reduktionsmethode VELOJUMP sorgt dafür, dass die Bahngeschwindigkeit am Segmentübergang V_link soweit reduziert wird, dass der absolute Sprung in der Achssollgeschwindigkeit der Achse [i] höchstens V_jump[i] ist. Allerdings hat V_min Priorität: ist V_link kleiner als V_min, dann wird V_link = V_min gesetzt. Bei Bewegungsumkehr ohne programmierten Halt springt die Achsgeschwindigkeit.

Hinweis Bei Wechsel der Dynamikparameter werden die maximal erlaubten Achsgeschwindigkeitssprünge automatisch mitgewechselt.

Reduktionsmethode für C0-Übergänge: DEVIATIONANGLE

Hinweis Bei Wechsel der Dynamikparameter werden die Reduktionsfaktoren nicht automatisch mitgewechselt.

Wechsel der Parameter für C0-Übergänge: DEVIATIONANGLE

Interface: Interpreter

Toleranzkugelradius und C2-Reduktionsfaktor

Diese Parameter werden unter dem Thema Glättung von Segmentübergängen beschrieben.

Globale Software-Endlagen der Bahn

ab TwinCAT V2.9 B946

Mit der Funktion 'Globale Software-Endlagenüberwachung der Bahn’ gibt es zwei verschiedene Arten der Endlagenüberwachung.

Endlagenüberwachung der SAF-Task

Diese Art der Endlagenüberwachung ist immer dann aktiv, wenn für die Achse die Endlagen aktiv geschaltet sind (Achsparameter). Die Überprüfung erfolgt Komponentenweise aus der SAF-Task. D.h. tritt eine Verletzung der Endlage auf, so wird die Bahngeschwindigkeit sofort auf 0 gesetzt und die gesamte Interpolationsgruppe hat einen Fehler.

Die Aktivierung dieser Überwachung erfolgt über die Achsparameter und nicht über den hier beschriebenen Gruppenparameter.

Software-Endlagen der Bahn

Um zu verhindern, dass bei einer Verletzung der Software-Endlagen die Bahngeschwindigkeit sofort auf 0 gesetzt wird, muss die Funktion 'Globale Software-Endlagenüberwachung der Bahn' aktiviert werden. Ist diese aktiv wird ausschließlich bis zu dem NC-Satz verfahren, in dem die Endlagen verletzt werden. Die Geschwindigkeit wird über eine Rampe abgebremst.

• Damit eine Überprüfung nur für die gewünschten Bahnachsen durchgeführt wird, müssen die Software-Endlagen der Achskomponenten angewählt sein (Achsparameter)
• Die Überprüfung wird für Standardgeometriesegmente durchgeführt. Dazu zählen
• Gerade
• Kreis
• Helix

Hilfsachsen werden ab TwinCAT V2.10 B1258 überwacht

• Verschleifungen mit Splines werden nicht überwacht. Die Splines sind sollwertseitig immer innerhalb der Toleranzkugel. Ansonsten greift noch die Endlagenüberwachung der SAF-Task.
• Da eine sinnvolle und allgemeingültige Überprüfung der Endlagen erst zur Laufzeit des NC-Programms durchgeführt werden kann (vor dem Lookahead), ist es möglich, dass die Bahnachsen bis ausschließlich zu dem NC-Satz verfahren, wo die Endlagen verletzt werden.
• Befindet man sich aus irgendeinem Grund außerhalb der Software-Endlagen, so kann mit einer Geraden wieder in den gültigen Bereich hineingefahren werden.

Parametrierung:

System Manager: Gruppen Parameter