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一种混联机翼喷涂机器人轨迹规划与控制系统开发的运动控制器（中）

时间：2017-08-31 来源：机器人在线阅读：6437

UMAC最多能够实现多达16个坐标系、犯个轴通道的运动控制，是一个真正的实时多任务的计算机，其完善的任务优先级确保所有的任务都能快速的执行。不同的任务有不同的执行优先级，确保高优先级别的任务能够在最快的时间得到响应，在进行运动控制时，支持“向前看”前瞻计算功能。这些优异的性能对于本文研究的五自由度串并混联喷涂机器人控制系统而言己经足够。选择的UMAC各个模块如下:

1、ACC-R2

这是封装UMAC的3U箱体，包含了集成电源，共有1_5个插槽。交流输入8_5}240V，直流输出14A\5V，1.5A\1~15V

2、TurboCPU

这是控制系统核心处理器，采用了MotorolaDSP5630X核心处理器，DSP时钟频率最大支持160MHz，可以同时处理32轴的数据计算，可以针对电机进行位置、速度、插补等实时伺服控制，具有强大的控制性能。同时，增加了具有双端口RAM的Opti-2B，它为工控机和UMAC控制卡提供了一个可以共享的高速存储区，利用DPRAM可以实现工控机和UMAC之间高速的数据传输。一方面上位机发送到UMAC的电机位置指令、速度指令、命令语句以及运动控制程序中的各种变量都通过DPRAM高速存储区进行数据交换;另一方面UMAC反馈到上位机的电机状态变量、实际位置、速度、加速度以及跟随误差，这些数据也是通过DPRAM来共享，通过UMAC中的PLC程序可以读出相关数据，经过相应的转换之后发送到DPRAM中，上位机就可以显示并处理这些数据。UMAC通过ISA总线与上位机进行通讯，上位机的CPU与Turbo CPU构成并行双微处理器结构，各自实现相应的功能。

3、ACC-24E2

为了实现高精度高动态响应控制，本文采用PWM信号控制方式，由运动控制器直接输出PWM信号直接给PWM放大器，这种控制方式可以使电机获得最大的响应带宽，运动控制器也会对电机拥有最强的控制能力。所以在UMAC的各种运动控制轴卡中选择了可以直接生成PWM信号的ACC-24E2，如图_5-1所示。

ACC-24E2是一个2轴通道的数字PWM信号伺服接口及反馈接口板，可以输出_5 V的数字信号(PWM或者PFM。在板卡下方有一个36芯Mini-Certronics连接到伺服驱动器，在板卡上方有可以拔插的端子排来连接增量积分编码器(最高支持40MHz。此外每个轴通道都带限位和回零标志位，可以实现机器人限位保护和半闭环控制方式下的回零操作。

由于该喷涂机器人共有五个自由度，需要用五个伺服电机来驱动运行，选择控制器时至少能够实现五轴联动控制，而单个的ACC-24E2轴卡只能同时控制两个轴，所以需要选择多个ACC-24E2轴卡。UMAC为用户提供了轴卡的扩展功能，ACC-24E2+Opt-1是扩展之后的ACC-24E2轴卡，一个Opt-1附加选项可以额外控制2个轴，这样就可以同时控制4个轴。所以最终采用这种“4+2"的控制模式，其中ACC-24E2+Opt-1控制4个轴，ACC-24E2控制2个轴，总共可以实现6轴同步控制。