電子凸輪教案

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載電子凸輪一：機(jī)械凸輪二：電子凸輪電子凸輪（ Electronic CAM），是模擬機(jī)械凸輪的一種智能控制器。它通過編碼器將位置信息反饋給 CPU，CPU進(jìn)行運(yùn)算處理，并在指定位置將進(jìn)行輸出。電子凸輪主要有兩種形式，一種是軌跡軌跡式凸輪 (path-path)，它是在凸輪程序中為每一個(gè)凸輪設(shè)置一個(gè)軌跡起點(diǎn)和軌跡終點(diǎn)，當(dāng)實(shí)際位置(角度或者位移 )到達(dá)軌跡起點(diǎn)時(shí)凸輪被置位；而當(dāng)實(shí)際位置到達(dá)軌跡終點(diǎn)時(shí)凸輪被復(fù)位。對于此類凸輪，可得到兩軸之間的非線性電子同步比， 從軸位置可與使用凸輪輪廓的主軸同步。另一種是軌跡 時(shí)間式凸輪 (path-time) ，它是在凸輪程序中為每個(gè)凸輪位置設(shè)置一個(gè)

2、軌跡的起點(diǎn)和持續(xù)時(shí)間， 當(dāng)實(shí)際位置到達(dá)軌跡起點(diǎn)時(shí)凸輪被置位，然后經(jīng)過預(yù)設(shè)的持續(xù)時(shí)間之后凸輪被復(fù)位。 對于此類凸輪， 可得到不同于梯形或者 S形的運(yùn)動輪廓。下面主要介紹的是第一種凸輪。學(xué)習(xí)必備歡迎下載如下圖 (a)所示，在凸輪的凸起部分安裝一個(gè)行程開關(guān)X1，在凸輪順時(shí)針勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)， X1 的常開觸點(diǎn)就會形成如圖(b)所示的輸出開關(guān)動作時(shí)序。 把使 X1 開始動作的點(diǎn)（圖中 a 點(diǎn)）稱為上升點(diǎn)，它對應(yīng)于輸出脈沖的上升沿，把對應(yīng)于使X1 復(fù)位的點(diǎn)（圖中b 點(diǎn)）稱為下降點(diǎn)，它對應(yīng)于輸出脈沖的下降沿。凸輪旋轉(zhuǎn)一周，其輸出的脈沖寬度和凸輪的凸起部分對應(yīng)的角度有關(guān)， 而輸出脈沖的位置與其上升點(diǎn)的位置相關(guān)。注

3、意：在凸輪上可以有一個(gè)凸面，也可以有多個(gè)凸面，多個(gè)凸面就會在不同的時(shí)間段形成多個(gè)脈沖時(shí)序的輸出。電子凸輪的輸出是以 DOG為單位進(jìn)行設(shè)置。一個(gè) DOG分為 DOG WIDTH和 DOG INTERVAL兩部分， DOGWIDTH相當(dāng)于機(jī)械凸輪中開關(guān)被壓下并保持的時(shí)間或角度范圍，需設(shè)置一個(gè)起始角度（ Start position） ON（比如 0°）和一個(gè)終止角度（ End position）OFF（比如 30°）。相應(yīng)的 DOG INTERVAL就是相當(dāng)于開關(guān)松開的角度范圍。對于一個(gè)凸輪來講，可以有多個(gè) DOG，通常只需設(shè)置 DOG WIDTH，而 DOG Interval

4、就是在兩個(gè) DOG WIDTH中間的角度范圍，不再需另外設(shè)置。一般可以設(shè)定的 DOG數(shù)和 SENSOR的轉(zhuǎn)速有關(guān)，轉(zhuǎn)速越高，可以設(shè)定的 DOG就越少，相反轉(zhuǎn)速越低，可設(shè)定DOG數(shù)就越多。通過設(shè)定各個(gè)DOG參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)軸之間的協(xié)作運(yùn)動（比如：同步和聯(lián)動）。凸輪信息的輸出有兩種方式：PIO 和 SIO。PIO 也就是并行輸出，SIO 也就是串行輸出，其輸出信息的內(nèi)容與PIO相同，只是接口形式不同而已，比較適合慢速系統(tǒng)使用。位置和速度信息的輸出編碼形式主要是BCD碼、 Gray碼等。用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)電子凸輪功能分兩種情況（伺服控制最好采用運(yùn)轉(zhuǎn) +方向 控制方式）學(xué)習(xí)必備歡迎下載第一種：不在跟隨情

5、況下 （沒有輔助編碼器或者說伺服電機(jī)不跟隨輔助編碼器運(yùn)轉(zhuǎn)，用控制器直接控制伺服）。這種情況相對來說比較簡單，可以通過周期給伺服驅(qū)動器發(fā)送命令使伺服電機(jī)運(yùn)行各種曲線，在控制系統(tǒng)中定義一個(gè)定時(shí)器，再根據(jù)不同的曲線計(jì)算出凸輪表，凸輪表中的數(shù)據(jù)是每次定時(shí)器中斷填充計(jì)時(shí)值，這樣在中斷時(shí)發(fā)送一次命令， 同時(shí)根據(jù)內(nèi)部計(jì)數(shù)索引在凸輪表中取出定時(shí)值修改定時(shí)器。 這里的關(guān)鍵是如何產(chǎn)生凸輪表， 建立虛擬主軸。 同時(shí)不要忘記在掉電時(shí)記錄凸輪表索引。第二種： 在跟隨情況下（有輔助編碼器，主軸跟隨從軸運(yùn)轉(zhuǎn)） 。這種情況相對上面的來說較復(fù)雜一點(diǎn)， 主要思路就是， 根據(jù)你的曲線產(chǎn)生凸輪表， 你的控制系統(tǒng)收到從軸編碼器信號后通

6、過硬件或軟件方法判斷正反轉(zhuǎn)， 再根據(jù)內(nèi)部計(jì)數(shù)通過查凸輪表得出這一次脈沖命令對應(yīng)要向伺服控制器發(fā)送多少個(gè)脈沖命令。 當(dāng)你的從軸勻速運(yùn)動時(shí)與第一種情況幾乎一樣， 但當(dāng)從軸在變速運(yùn)動時(shí)就會出現(xiàn)伺服電機(jī)噪聲過大， 發(fā)熱嚴(yán)重問題。 可以通過調(diào)整伺服驅(qū)動器參數(shù)優(yōu)化。 當(dāng)然也可以用線數(shù)高的編碼器，同時(shí)在程序上倍頻。同時(shí)不要忘記在掉電時(shí)記錄凸輪表索引，或者用絕對編碼器（更好） 。注意事項(xiàng)：一、在扭矩功率合適下一定要注意慣量問題，在機(jī)械慣量小的情況下盡量選擇小慣量的伺服電機(jī)， 這樣你的凸輪速度可以做的高一點(diǎn)， 當(dāng)然在機(jī)械慣量大的情況下需保證 伺服電機(jī)慣量 * 3 >= 機(jī)械慣量 ，不過建議機(jī)械慣量要小于 2 倍的伺服電機(jī)的慣量。二、使用凸輪時(shí)伺服驅(qū)動器最好用外部回生電阻，小阻值大功率的那種。 具體可以根據(jù)