EP3E伺服驱动器在SCARA机器人上的应用

SCARA机器人是桌面型的4关节机器人的机型，广泛应用于金属加工行业的上下料、电子产品行业的点胶、涂胶与搬运、玻璃行业的搬运与组装。虽然国内机器人处于快速的发展中，但国内的SCARA机器人大多都是采用脉冲方式控制，一个运动控制单元只可以完成单个SCARA机器人的控制，无法完成SCARA机器人各轴的状态监视与控制。

EP3E-EP

EP3E伺服驱动器是武汉迈信电气技术有限公司推出的国内首款基于POWERLINK总线的伺服驱动器：可外接单圈或者多圈绝对式编码器；实时总线抖动在线同步调整等创新技术，为客户提供更加高性能，更加灵活，更加安全的伺服系统。

EP3E伺服驱动器从产品尺寸、接线方式上非常适合多机器人的工业现场生产，其POWERLINK总线一网到底的连接方式，为客户的SCARA机器人自动化流水线提供更多便利，将为客户提供更具性价比的方案。

本次项目所使用的SCARA机器人，具有结构紧凑，生产效率高，精度高，过载能力强等特点。该项目用于自动点胶生产线，同时也适用于点胶工艺，激光切割，焊锡等场合。

图1、SCARA机器人解决方案的照片

系统设计

1、客户需求

客户要求SCARA机器人具备较高的加工速度，以及较高自动化水平，能够自动完成产线的上料、下料等功能，同时要求高稳定性。此外，客户还要求能够通过远程访问来实时查看机器人的工作状态。

2、系统设计方案

通过对客户需求的深入分析，我们为客户设计了“B&R的X20控制器+EP3E伺服驱动器”的电控解决方案，如图2所示。

图2、SCARA机器人电气方案图

系统优势

1、融合MC，CNC，robotics的X20运动控制系统

基于X20的运动控制解决方案：利用通用运动控制技术设计平台，通过POWERLINK总线技术将机器人、CNC、多轴运动和单轴定位组成一个系统。可以将复杂的路径信息应用到机床和生产机械中；还可以实现控制多轴的关节机器人，进行复杂的3D图CNC加工；借助实时操作系统，运动控制循环时间可达400μs，CNC、PLC、I/O和驱动器可至微秒级高精度同步；同一处理器处理运动控制和逻辑控制，CNC和PLC同步运行任务。

X20的软件框架如图3所示，所支持的CNC技术包括：

• 支持标准DIN66025的标准语言，支持客户自定义解释语言；

• 每个系统拥有8个CNC通道，每个CNC通道插补最多15个轴参与，每个CNC通道非插补不限制轴数；

• 各路径段具有“程序段预读”功能，优化运动轨迹，可以实时更改速度倍率；

• 自动切线刀具向导，广泛应用于皮革切割、玻璃切割等行业；

• 沿轮廊反向运动，广泛应用于激光切割、水切割等行业；

• 二十余种多轴运动转换，支持客户自定义坐标变换；

• 单向和双向螺距误差补偿和反向间隙补偿，支持直角坐标系的轴偏移补偿；

所有技术功能：铣、磨、切割、焊接、搬运、包装、木工、红木、石材、大理石、玻璃切割等行业。

图3、软件框架

2、EP3E高性能伺服驱动器

EP3E是国内首家通过EPSG组织（The Ethernet POWERLINK Standardization Group）的一致性测试的产品，因此可以很好的与X20控制器进行配合；EP3E内置的电流环、速度环、位置环的控制周期分别为50μs、100μs、100μs；可以支持17bit的单圈与多圈编码器，以及20bit的单圈与多圈编码器；支持实时以太网总线的抖动同步调整技术，可以充分满足MC、CNC、robotics对于动态响应和同步性的要求。

3、系统软件框架

图4、系统软件框架

系统软件由Configuration、System、CNC以及Axes等模块组成：Configuration模块负责整个系统的配置工作；System负责系统状态机；CNC和Axes分别负责插补通道状态机和轴状态机。为实现完整的机器人软件功能，系统软件还包括如坐标变换、伺服通讯及人机界面通讯等功能。

系统性能测试

在实际测试过程中，系统用了极短的时间就调试成功。

图5、SCARA机器人各轴工作电机电流的trace数据

武汉迈信电气技术有限公司致力于为国内自动化设备厂商提供POWERLINK总线伺服驱动器，在性能与功能上能够满足MC、CNC、robotics各个行业对伺服系统的要求，同时，价格上也没有国外伺服驱动器那么高昂，从而实现国产SCARA机器人的POWERLINK总线化，降低国产机器人的总体成本，提高国产机器人的竞争力。