ZG-JQR三轴坐标机器人实训装置

1.概述

在现代工业中的加工环节，通常需要对一件物料进行3个自由度的加工，以达到设计要求，顺应这种需求，能够实现3个自由度受控运动的高精度数控机床应运而生。这种机床的主体就是三轴坐标机器人控制系统。该系统在现代工业中也得到了广泛的应用，成为当代工业自动化生产中的一种典型的控制系统。

ZG-JQR三轴坐标机器人实训装置是应机电一体化、电气自动化的教学要求而开发的。它是一种将PLC、步进电机调速、传感器应用、位置控制、复杂的开关量控制、时序逻辑控制有机结合成一体的教学装置。适合于数控、机电一体化及电气自动化等专业的相关实训课程。可满足各高等院校所开设的《电机拖动与控制》、《PLC原理与应用》、《伺服系统的原理与设计》等多个专业课程的主要实训项目，适合学生进行PLC实训、毕业设计和课程设计。

2.结构及功能

该实训装置主要由底板、步进电机及步进驱动器、高精度丝杆传动机构、托板、限位传感器组件、铝合金导轨式支架及PLC控制系统等组成。机械结构外观图如图一图二。

在整个三轴坐标机器人系统中，对每个轴，PLC都给出脉冲信号，驱动步进驱动器，产生步进电机的驱动指令。该指令控制步进电机以合适的速度运动之合适的位置，并且由于伺服系统的反馈装置，这个速度与位置均为高度可控的。每个轴的两端都会采用两个行程开关来实现限位保护开关的功能。通过这个设计，装置可以实现限位保护功能，防止电机由于驱动信号出错而造成的元器件的损坏。装置的立轴仅需完成升降功能，即可实现整套系统3个自由度高精度受控运动的功能。

对于复杂位置控制，我们需要使用插补（Interpolation）的控制方法。即是数控装置根据所要求的曲线信息，在曲线的起点、终点之间的空间进行数据密化，从而形成要求的曲线轨迹。常见的插补算法可分为两大类：脉冲增量法和数据采样法。

该系统的主要控制方式为步进驱动器与步进电机及其速率采集器之间的闭环控制。对两个的步进电机速度的控制，实时地调整它们之间速度的函数关系，我们能够完成平面上任意曲线的插补。不同的插补方法均有自身特有的优缺点，我们通常根据要求的精度来决定插补的算法。在这里，学生也能直接的研究插补算法，利用该设备进行实训、检验，达到调研以往算法以及创新性研究的目的。

外界与三轴坐标机器人设备之间采用网络通信技术和PROFIBUS技术，通过PROFIBUS模块进行通信以便使定位模块完成对三轴的同步驱动控制。同时，控制中心还能发出其他控制指令，驱动其他系统协调运动。

2. 技术指标及主要元件清单

-配置请咨询公司

3. 实训项目

该设备应学校要求，可完成下列实训项目：

3.1 PLC插补算法的编程实训

3.2   PLC运动控制的编程实训

3.3步进电机及步进驱动器的应用实训

3.4   三轴联动控制

3.5   机械限位保护结构的安装实训

3.6 机电故障检测技术技能培训

3.7   三轴控制软件仿真

3.8   PLC的控制仿真软件

3.9   网络通讯技术和PRO技术、PROFIBUS技术、CompoBus/D技术应用实训

3.10   同时该系统还能完成平面双轴同步驱动装置的任意功能，使学生获得平面双轴插补复杂曲线的实训环境，有助于加深学生对PLC程序编写和步进电机控制系统的了解。