四川大學是教育部直屬全國重點大學噪设，是布局在中國西部垃它、“985工程”和“211工程”重點建設的高水平研究型綜合大學迁霎。巍巍學府辛馆，德渥群芳俺陋，這一所歷史悠久，人才輩出的高等學府一直在先進制造和和高端科技領域不斷開拓創(chuàng)新昙篙。德陽市東汽表面工程技術有限公司作為客戶方與四川大學電氣信息學院進行項目合作央垢，將先進的自動化技術運用于機器人熱噴涂領域。為了提高表面工藝性能與噴涂質(zhì)量士挽，四川大學自主設計的三軸轉臺作為擴展外軸泞征，采用BECKHOFF數(shù)控系統(tǒng)作為其現(xiàn)場解決方案，設計出一套與ABB六軸機械手共同構成的九軸聯(lián)動熱噴涂系統(tǒng)您脂，使得熱噴涂工藝更加靈活自由无俏。

熱噴涂技術與三軸轉臺

在現(xiàn)代工業(yè)中，由于熱噴涂工作環(huán)境惡劣蛀田，常常伴隨高溫猿饿、高壓褂洽、有毒氣體等環(huán)境因素，需要滿足復雜的噴涂工藝要求耀骆，提高工作效率痛祈，機器人與熱噴涂技術相結合的產(chǎn)物應運而生，由于被噴涂元件的工藝曲面較為復雜卢掖，實現(xiàn)ABB六軸機械手單獨完成噴涂工藝較為困難暴撼，所以項目開發(fā)人員設計提出將三軸轉臺作為被噴涂元件的夾持設備，通過改變被噴涂元件的姿態(tài)甘有，在提高了熱噴涂質(zhì)量的同時诉儒，簡化了熱噴涂工藝。

基于TwinCAT NC I 的轉臺數(shù)控系統(tǒng)

如果將三軸轉臺看成是一種特殊的機器人類型亏掀，項目的開發(fā)可以看作BECKHOFF在機器人領域的一次技術運用忱反。若要確保一個系統(tǒng)能夠隨時隨地安全運行，對數(shù)控系統(tǒng)的要求會非常的高滤愕。該系統(tǒng)必須同時驅動3臺伺服驅動器温算，并同時讀取用于所有5根電纜的力傳感器和角度編碼器，需要一個高性能的實時平臺间影。TwinCAT NC I 的運用有效地解決了控制系統(tǒng)的實時性問題米者，而CP2216系列面板型PC不僅為整個轉臺控制系統(tǒng)的控制提供了充足的計算性能，同時EtherCAT技術與伺服驅動器等組件之間進行的高速實時通訊具有極短的過程映像更新時間宇智，NC能夠達到2ms級別的任務處理速度，電子凸輪盤可以達到1ms胰丁，驅動器的控制周期能夠達到250us随橘，可在運動控制器中集中進行軸的控制。

在IEC 61131-3標準下熔又，通過由大量節(jié)省時間的功能塊構成的 TwinCAT 運動控制功能庫协伴，開發(fā)人員有了一個非常靈活的工具來生成控制軟件，這大大加快了工程設計過程非宝。

對三軸轉臺的控制主要包括了偏航杨趣、俯仰、橫滾三種角度的變位方式券转，該系統(tǒng)利用TwinCAT NC I提供的電子凸輪和三軸插補運動控制方式凡搪，通過一臺AX51xx和兩臺AX52xx系列交流伺服驅動器，利用先進的PC和EtherCAT控制技術樊悬，實現(xiàn)對5個同步電機的運動控制轨凡，從而控制轉臺的三種姿態(tài)的變化。其中俯仰和橫滾兩種變位方式分別需要兩臺電機共同實現(xiàn)谋哼，AX52xx系列伺服驅動器可以提供雙通道的控制鏈路文紧，并利用電子齒輪作為軟件功能有效地解決了雙電機共同驅動負載的難題叔三，同步精度完全滿足驅動需求，并且使得控制結構更加緊湊俭谨。

展望未來

將BECKHOFF產(chǎn)品用于轉臺這樣的機電設備具有深遠的意義硝拧，一方面，基于PC控制技術的BECKHOFF自動化產(chǎn)品以其優(yōu)越的性能為精密運動控制提供了優(yōu)異的技術支持葛假。另一方面障陶，BECKHOFF產(chǎn)品具有不可比擬的開放性，兼容多種現(xiàn)場總線技術桐款，并能夠與各通信子系統(tǒng)通信咸这。TwinCAT作為靈活的編程工具，可以輕松整合出機器人熱噴涂系統(tǒng)的解決方案魔眨。

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