經(jīng)過40多年的技術(shù)革新，CNC術(shù)語已經(jīng)等同于高精度機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的主要用途是保證加工的精度。同時，在使用PLC時還需要設(shè)備達(dá)到更快的響應(yīng)。
工業(yè)機(jī)器人越來越多用在生產(chǎn)機(jī)器的大范圍任務(wù)中。它們應(yīng)用的范圍從簡單的操作任務(wù)到像焊接這樣復(fù)雜的運(yùn)動。機(jī)器人技術(shù)主要關(guān)注的不再是幾何路徑的結(jié)合。相反地，它的決定因素變成了重復(fù)運(yùn)動的精度和動態(tài)特性。
隨著各個行業(yè)自動化的不斷深入，以及每個機(jī)器生產(chǎn)線愈加復(fù)雜的控制任務(wù)，這讓以前傳統(tǒng)的CNC的概念變得模糊起來。
設(shè)備生產(chǎn)商要的不只是控制器；他們關(guān)注的是整個自動化設(shè)備。包括：驅(qū)動，運(yùn)動和路徑控制器，顯示和通信網(wǎng)絡(luò)。帶CNC功能的路徑控制器是自動化系統(tǒng)的一個重要組成部分。
貝加萊將所有部件集成到一個獨(dú)立的系統(tǒng)中。軟CNC嵌入在PLC的實(shí)時操作系統(tǒng)中。這樣，便滿足了大部分復(fù)雜工作的要求。
軟CNC已應(yīng)用于各類傳統(tǒng)磨床，比如：制作門窗框架的加工中心，激光/等離子/水刀切割，玻璃加工，焊錫設(shè)備和封裝機(jī)。
靈活的解決方案
我們的解決方案為什么要如此的多樣化呢？首先，實(shí)時的操作系統(tǒng)為高精度的定位任務(wù)創(chuàng)造了良好的環(huán)境。400us的時間周期允許CNC在微小范圍劃出精確的路徑。通過Ethernet POWLINK可以確保無抖動的將設(shè)定點(diǎn)轉(zhuǎn)移到正在運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)中。另外，此系統(tǒng)可以無限添加I/O點(diǎn)。
基于靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和大量的功能塊，可以為客戶量身定制專門的產(chǎn)品線。另一個關(guān)鍵是自動化解決方案可以封裝在應(yīng)用層而不是直接裝在CNC核心部件，這樣，這套方案對其他生產(chǎn)商也適用。
軟CNC包含廣泛而系統(tǒng)的功能塊。依照DIN 66025標(biāo)準(zhǔn)，可編寫部分程序和運(yùn)動控制。將主程序和子程序分開可以使NC程序管理明晰化。常用的功能塊也可以添加到基本的功能塊中。當(dāng)需要擴(kuò)展功能塊時，編程環(huán)境支持高級語言，比如：循環(huán)語句，條件語句，選擇語句。通過這個強(qiáng)大的界面，在PLC中進(jìn)行應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)交換。執(zhí)行各種功能塊來實(shí)現(xiàn)實(shí)時控制。在執(zhí)行程序時，可以改變工具的半徑或路徑端點(diǎn)等數(shù)據(jù)，保持特定數(shù)據(jù)與路徑的同步。
動態(tài)特性
當(dāng)在一定的技術(shù)領(lǐng)域使用路徑控制時，影響路徑動態(tài)特性（比如：路徑速度、加速度和遲滯等特性）是至關(guān)重要的。對于特定的應(yīng)用，在系統(tǒng)運(yùn)行中改變動態(tài)特性或根據(jù)路徑半徑、曲率自動調(diào)整動態(tài)特性都是非常必要的。
額外的功能會在切割直徑補(bǔ)償中找到。無效的交叉點(diǎn)，凹槽和峰值在通路上不需要斷點(diǎn)，這個功能如果用在等離子切割機(jī)上不會損害工作臺，相反還會根據(jù)客戶的要求自動糾錯。
集成“前視”功能保證了路徑速度的最優(yōu)化。尤其是機(jī)器在指定的路徑中頻繁的加速時顯得尤為重要，“前視”功能可以避免設(shè)備的震動。
校正誤差
有時候?yàn)榱颂岣呒庸ぞ珳?zhǔn)，我們需要跳過一些固有定律。在一些特定的環(huán)境中，我們通過提高動態(tài)軸的限定值來達(dá)到更好的效果。讓我們來看以下例子。在切割過程中，刀具可以自動沿著路徑的切線運(yùn)行。當(dāng)在兩個路徑之間轉(zhuǎn)換時，刀具會以超過特定的速度運(yùn)行，這樣刀具不能很快的被調(diào)準(zhǔn)運(yùn)行。為了保持在限定值內(nèi)，路徑實(shí)際運(yùn)行速度要降低。然而，速度的降低會極大影響刀具的切割質(zhì)量。因此，提高動態(tài)軸的限定值要優(yōu)于降低刀具速度的效果，它基本不會對切割質(zhì)量造成影響。
其他有益的功能塊包括3D工作平臺的自由旋轉(zhuǎn)和機(jī)械軸的傾斜糾正。當(dāng)然，也可以校正工具來補(bǔ)償無級工作平臺。
傾斜糾正對于機(jī)械上無法使坐標(biāo)軸保持垂直或者很難保持垂直時非常有用，軟CNC會影響部分程序因此實(shí)際路徑和理想路徑不一致。
軟CNC在水平坐標(biāo)軸上具有糾錯功能。這包括主軸輪廓錯誤和背隙補(bǔ)償。這些功能塊可以控制精確的運(yùn)動路徑。
不只是CNC
所有這些功能塊不只局限于CNC區(qū)域的應(yīng)用。如上所述，越來越多的設(shè)備上配有功能塊或工業(yè)機(jī)器人，以實(shí)現(xiàn)比如放置或移動工作臺的任務(wù)。
因此，使用同類系統(tǒng)控制整個自動化流程的方案不再是夢想，軟CNC的接口可以被系統(tǒng)識別。這里有兩個特別相關(guān)的轉(zhuǎn)換功能塊。第一個是反向運(yùn)動或反向轉(zhuǎn)換，第二個是直線運(yùn)動或正向變換。
利用正向變換功能，空間的位置點(diǎn)可以通過機(jī)器人的關(guān)節(jié)角來計算。反向轉(zhuǎn)換是其相反數(shù)，或基于空間位置的結(jié)合點(diǎn)來計算。
這個原理利用了數(shù)控系統(tǒng)控制機(jī)器人的優(yōu)勢特點(diǎn)。軟CNC的這個特點(diǎn)可以大量應(yīng)用。比如：如果用一系列簡單的直線來代替自由的曲線，集成的“前視”功能則保證了路徑速度的最優(yōu)化。
此結(jié)構(gòu)非常適合對路徑精度要求很高的應(yīng)用，但是也適用于簡單的點(diǎn)對點(diǎn)的運(yùn)動。多種控制步驟由操作員來控制執(zhí)行。機(jī)器人內(nèi)含存儲條。它會按照存儲條中設(shè)定的程序路徑和位置執(zhí)行。
軟CNC支持6軸機(jī)器人和SCARA系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換功能。這樣，編程就可以在CNC系統(tǒng)中進(jìn)行；然而，6軸機(jī)器人對其姿勢的描述有特殊的意義。可以用X,Y,Z來描述空間位置，也可以用A,B,C來定義趨向（比如：像歐拉角）。將來，也會有其他的程序可以控制機(jī)器人的運(yùn)動。
這個理念已經(jīng)開啟創(chuàng)新的運(yùn)動控制方案之門。
作者：
Gernot Bachler在貝加萊奧地利Eggelsberg總部從事運(yùn)動控制的研發(fā)工作。
“設(shè)備廠商要的不只是簡單的控制器，而是對設(shè)備自動化的完全掌控。這包括驅(qū)動器，電機(jī)（路徑控制），基于視覺和網(wǎng)絡(luò)的組件。具有CNC功能塊的路徑控制會成為自動化控制的集成部分。貝加萊把所有這些組件集合到一個系統(tǒng)中，形成了一套嶄新的方案。”
