摘要：本文旨在介紹EP3E伺服驅(qū)動器在SCARA機器人上的應用，同時為客戶提供一套完整的基于POWERLINK總線的機器人電控系統(tǒng)解決方案。

SCARA機器人是桌面型的4關節(jié)機器人的機型，廣泛應用于金屬加工行業(yè)的上下料、電子產(chǎn)品行業(yè)的點膠、涂膠與搬運、玻璃行業(yè)的搬運與組裝。雖然國內(nèi)機器人處于快速的發(fā)展中，但國內(nèi)的SCARA機器人大多都是采用脈沖方式控制，一個運動控制單元只可以完成單個SCARA機器人的控制，無法完成SCARA機器人各軸的狀態(tài)監(jiān)視與控制。

本次項目所使用的SCARA機器人，具有結構緊湊，生產(chǎn)效率高，精度高，過載能力強等特點。該項目用于自動點膠生產(chǎn)線，同時也適用于點膠工藝，激光切割，焊錫等場合。

1、客戶需求

客戶要求SCARA機器人具備較高的加工速度，以及較高自動化水平，能夠自動完成產(chǎn)線的上料、下料等功能，同時要求高穩(wěn)定性。此外，客戶還要求能夠通過遠程訪問來實時查看機器人的工作狀態(tài)。

2、系統(tǒng)設計方案

通過對客戶需求的深入分析，我們?yōu)榭蛻粼O計了“B&R的X20控制器+EP3E伺服驅(qū)動器”的電控解決方案，如圖2所示。

1、融合MC，CNC，robotics的X20運動控制系統(tǒng)

基于X20的運動控制解決方案：利用通用運動控制技術設計平臺，通過POWERLINK總線技術將機器人、CNC、多軸運動和單軸定位組成一個系統(tǒng)?？梢詫碗s的路徑信息應用到機床和生產(chǎn)機械中；還可以實現(xiàn)控制多軸的關節(jié)機器人，進行復雜的3D圖CNC加工；借助實時操作系統(tǒng)，運動控制循環(huán)時間可達400μs，CNC、PLC、I/O和驅(qū)動器可至微秒級高精度同步；同一處理器處理運動控制和邏輯控制，CNC和PLC同步運行任務。

X20的軟件框架如圖3所示，所支持的CNC技術包括：

支持標準DIN66025的標準語言，支持客戶自定義解釋語言；

每個系統(tǒng)擁有8個CNC通道，每個CNC通道插補最多15個軸參與，每個CNC通道非插補不限制軸數(shù)；

各路徑段具有“程序段預讀”功能，優(yōu)化運動軌跡，可以實時更改速度倍率；

自動切線刀具向?qū)?，廣泛應用于皮革切割、玻璃切割等行業(yè)；

沿輪廊反向運動，廣泛應用于激光切割、水切割等行業(yè)；

二十余種多軸運動轉(zhuǎn)換，支持客戶自定義坐標變換；

單向和雙向螺距誤差補償和反向間隙補償，支持直角坐標系的軸偏移補償；

所有技術功能：銑、磨、切割、焊接、搬運、包裝、木工、紅木、石材、大理石、玻璃切割等行業(yè)。

2、EP3E高性能伺服驅(qū)動器

EP3E是國內(nèi)首家通過EPSG組織（The Ethernet POWERLINK Standardization Group）的一致性測試的產(chǎn)品，因此可以很好的與X20控制器進行配合；EP3E內(nèi)置的電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)的控制周期分別為50μs、100μs、100μs；可以支持17bit的單圈與多圈編碼器，以及20bit的單圈與多圈編碼器；支持實時以太網(wǎng)總線的抖動同步調(diào)整技術，可以充分滿足MC、CNC、robotics對于動態(tài)響應和同步性的要求。

3、系統(tǒng)軟件框架

系統(tǒng)軟件由Configuration、System、CNC以及Axes等模塊組成：Configuration模塊負責整個系統(tǒng)的配置工作；System負責系統(tǒng)狀態(tài)機；CNC和Axes分別負責插補通道狀態(tài)機和軸狀態(tài)機。為實現(xiàn)完整的機器人軟件功能，系統(tǒng)軟件還包括如坐標變換、伺服通訊及人機界面通訊等功能。

在實際測試過程中，系統(tǒng)用了極短的時間就調(diào)試成功。