Steigerung der Performanz und Präzision in der

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1 Steigerung der Performanz und Präzision in der Bewegungssteuerung

2 Index Geschichtlicher Überblick Vom Prozessrechner zur digitalen Steuerungstechnik Zeitsteuerung: Relais Bahnsteuerung: CNC, digitaler Lagerregler Positioniersteuerung: SPS Computer Graphics, CAD/CAM State of the Art Offline Programmaufbereitung, online Regelung CNC, NURBS SPS, Advanced Motion Control (ILS) Verfahren für geschlossene Prozessketten Optimierte Programmaufbereitung (TB) Direkte prozessnahe Umsetzung (FB)

3 Geschichtlicher Überblick Freiform ( Der Looping ist die harmloseste Figur. ) Splines, Bezier, Fourier Gerade/Kreis-Dilemma WZK (Werkzeugkompensation) Wirkbahngeschwindigkeit Zusammenführen als Freiform Demo: Tropfenform Leitachse: Geometrie + Geschwindigkeit + Zeit

4 Freiform Die ersten Loopings sind verboten wurden...man hat die Loopings einfach aus Geraden und Kreisen gebaut. Das war völlig falsch. Werner Stenge (deutscher Ingenieur, bekannt vor allem durch bahnbrechende Neuerungen im Achterbahnbau)

5 Splines, Bezier, Fourier A-Spline: Verbindung der Stützpunkte wie von Hand B-Spline: Stützpunkte außerhalb der Bahn C-Spline: Überschwingen Bogenlänge, Bahnlänge der Leitachse? Quelle: Programmieranleitung SINUMERIK 840D

6 Gerade/Kreis-Dilemma WZK (Werkzeugkompensation) Wirkbahngeschwindigkeit Die Geschwindigkeitsführung kann als Freiform interpretiert werden

7 State of the Art Online Regelung Blockzykluszeit Freiforminterpolation Advanced Motion Control (Intelligent Line Shaft)

8 Online Regelung und Restriktionen WZK (Werkzeugkompensation) Look-ahead (Geometrie) Advanced Look-ahead (Geschwindigkeitsführung) Multitasking Interpolationstakt Lageregeltakt

9 Blockzykluszeit Rechenbeispiel für den Interpolationstakt: geg.: v=1m/s s=1µm Nach v=s/t ergibt das einen theoretischen Interpolationstakt von 1µs. Entsprechendes gilt für den Lageregeltakt.

10 Freiforminterpolation, Postprozessoren Heidenhain SPL (3 Achsen) SPL X204,17 Y-42,768 Z79,347 K3X0,00113 K2X-0,00114 K1X-1,79999 K3Y-0,03209 K2Y0,02484 K1Y-0,00875 K3Z0,00095 K2Z-0,00007 K1Z-0,08387 ohne PL (PathLength) Siemens POLY (5 Achsen) N48 PO[A]=( , , ) PO[B]=(89.721, , ) PO[C]=(-5.956, , ) PO[X]=( , , ) PO[Y]=( , , ) PO[Z]=( , , ) PL= mit PL normiert, Geschwindigkeitsführung FGROUP nur für Linearachsen vorgesehen NURBS, Doppelspline( Geometrie/Geschwindigkeit) PL als n-dimensionaler Pythagoras oder als Vorgabe durch die Leitachse

11 Advanced Motion Control (ILS) Quelle: ELAU Rampe und konstante Leitachsengeschwindigkeit Belastungsspitzen einzelner Achsen werden durch temporäres Verringern der Leitachsengeschwindigkeit begrenzt

12 Verfahren für geschlossenen Prozessketten Technologiebaustein TB (offline) INPUT: Stützpunkttabelle Äquidistante Digitalisierung bzgl. einer Prozessleitachse Korrespondierende Stützpunktberechnung beliebiger physikalischer Größen Überführung in eine Freiform Reduzierung der Stützpunkteanzahl (Approximation der Freiform) Berechnung aller Splineparameter inkl. exakter Bogenlänge OUTPUT: Splinetabelle

13 Verfahren für geschlossenen Prozessketten Funktionsbaustein FB (online) Online Interpolation der Splineformel ohne Parameterberechnung Echtzeitsimulation (integrierte Interpolation: dry-run/realtime) Zoombare Zeitachse durch Vorgabe der Leitachseninkremente pro Abtastrate ( v= s/ t) Hardwareunabhängige Gesamt- oder Einzelinterpolation Demo/Bsp.: Fräserschleifen, Oloid-Schale, stehende Acht, Pressestraßenverkettung

14 FAZIT Beseitigung der Ursache für Engpässe durch intelligente Algorithmen Tabellen in eine Freiform überführen und interpolieren Einsparungseffekte