Motion Control Server-Software
Polaris Server ist die eingebettete Motion Control-Softwareanwendung, die unter Linux auf einer Quad-Core-Intel-CPU in einem Polaris UniverseOne ™ Motion Controller ausgeführt wird. Polaris Server kommuniziert einerseits mit der Client-Software und andererseits mit dem Mercury ™ -Netzwerk von Geräten.
In Polaris Server gibt es eine Allzweck-Motion-Engine, eine G-Code-Engine, Hochgeschwindigkeitsdatenerfassungsfunktionen und viele andere Funktionen. Ein Hochleistungssollwertgenerator maximiert den Durchsatz der Maschine unter Verwendung der Achsenbeschränkungen.
Lineare, kreisförmige, Spline-Interpolation und Zusammenführung
Für eine mehrachsig koordinierte Bewegung führt der Sollwertgenerator eine lineare, kreisförmige oder Spline-Interpolation gemäß der Programmanweisung durch. Das Zusammenführen ist eine Technik, die angewendet wird, wenn der Winkel zwischen Pfadsegmenten ungleich Null ist. Der Polaris-Sollwertgenerator kann die folgenden Pfadpaare zusammenführen: Linienlinie, Linienbogen und Bogenbogen.
Minimale Zeitsollwerterzeugung
Der Polaris UniverseOne ™ -Sollwertgenerator verwendet die maximalen Nennwerte jedes Motors in einer Maschine, um den Werkzeugweg zu generieren. Bei Annäherung an Kurven bremst die Maschine so schnell wie möglich ab und erhöht die Geschwindigkeit so schnell wie möglich, wenn sie aus Kurven in die Geraden kommt. Die Geschwindigkeits- und Beschleunigungsgrenzen der Motoren werden niemals verletzt. Teiledateien werden immer in möglichst kurzer Zeit fertiggestellt.
Konstante Geschwindigkeitssollwertgenerierung
Die Aufrechterhaltung einer konstanten Geschwindigkeit entlang eines Werkzeugwegs ist in vielen Anwendungen wie Schweißen und Dosieren wichtig. Die schnellste konstante Geschwindigkeit kann erreicht werden, indem die langsamste Bewegungsachse identifiziert und die Werkzeugweggeschwindigkeit angepasst wird, bis eine konstante Geschwindigkeit entlang aller Teile des Weges erreicht ist. Der Polaris Motion Simulator ist nützlich, um dieses Verfahren durchzuführen.
Bewegung unabhängiger Achsen
In vielen Anwendungen müssen Bewegungsachsen unabhängig voneinander laufen. Die Motoren in der Maschine müssen zu unterschiedlichen Zeiten starten und stoppen. Diese Funktionalität ist in der MCI-Bibliotheks-API (Motion Control Interface) verfügbar.
Bewegung der koordinierten Achsen
Eine koordinierte Bewegung ist in Anwendungen und Prozessen erforderlich, bei denen alle Motoren der Maschine gleichzeitig starten und stoppen müssen. Die Bewegung kann im 2D- oder 3D-Raum angegeben werden. Diese Art der Bewegung ist bei Anwendungen wie 3D-Schweißen und -Dispensing üblich, bei denen das Werkzeug Linien, Bögen oder Keilen genau folgen muss. Koordinierte Bewegungsbewegungen werden mithilfe der MCI-Bibliotheks-API und des G-Codes unterstützt.
Handradsteuerung
Die Polaris-Handradfunktion verwendet eine Kombination aus Hardware, Firmware und Software, damit ein Bediener eine Maschinenachse mithilfe eines manuellen Impulsgenerators steuern kann. Ein mechanischer Schalter, mit dem wir die zu bewegende Achse auswählen. Typische Anwendungen sind Maschinenkalibrierung, manuelles Tippen und Werkzeugwechsel.
Einrichtung und Steuerung der Portalachse
Eine Portalachse hat ein Paar identischer linearer Servomotoren und Antriebe. Die Servomotoren sind parallel angeordnet und mit einer mechanischen Brücke verbunden. Die Antriebe erhalten die gleichen Sollwerte und das Ziel ist, dass sich die beiden Servomotoren identisch bewegen. Dies wird mit einem Servorückkopplungsregler mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen erreicht, der in den Polaris-Antrieben ausgeführt wird. Die beiden Achsen teilen Echtzeit-Encoderinformationen über das Mercury ™ -Netzwerk miteinander, jeglicher Versatzfehler wird beseitigt und das Portal bewegt sich als eine Einheit. Ein Portal ist nützlich, da es einen breiten Stand für mechanische Stabilität bietet und in der Lage ist, eine sich verschiebende Last zu kompensieren, die sich entlang der Brücke bewegt.
Sollwertgenerator
Der Polaris UniverseOne ™ -Sollwertgenerator akzeptiert Pfadpunkte von der G-Code-Funktion oder von einem alternativen Programm. Der Abstand zwischen den Punkten kann groß und ungleichmäßig sein, und es ist die Aufgabe des Sollwertgenerators, die Lücken mit eng beieinander liegenden Sollwerten zu füllen. Die Sollwertrate kann 1 kHz betragen, sie kann jedoch 20 kHz, 100 kHz oder mehr betragen. Die Rate ist einstellbar.
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Tom Erlic, Geschäftsentwicklung
G-Code Sprache & Engine
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Polaris Motion bietet seit 1996 eine fortschrittliche CNC-G-Code-Steuerung und ist ein zentrales Element des Polaris UniverseOne ™ Bewegungssteuerungssystems. Unsere Implementierung entspricht dem G-Code-Standard EIA-RS274D und unterstützt 3-Achsen-, 5-Achsen- und 9-Achsen-CNC-Maschinen. Die Kernkompetenz des Polaris G-Codes bietet eine präzise, koordinierte mehrachsige Bewegungssteuerung. Es ist eine branchenführende Technologie und hat eine beispiellose Breite und Tiefe, wobei sowohl mechanische als auch laseroptische Bewegungsachsen berücksichtigt werden.
Unendliches Sichtfeld (IFOV)
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Laser-Galvoscanner sind extrem schnell, haben jedoch ein begrenztes Sichtfeld. Auf der anderen Seite haben BLDC-motorgetriebene XYZ-Tische einen langen Hub, aber im Vergleich zu Galvo-Laserscannern sind sie langsam. Durch die Kombination eines langsamen XYZ-Tisches mit langem Hub mit einem schnellen Kurzhub-Laser-Galvoscanner wird das Beste aus beiden Welten erreicht, wenn die IFOV-Technologie von Polaris Motion verwendet wird.
Es werden lineare, kreisförmige und Spline-Befehle ausgegeben, und der Werkzeugweg wird nahtlos in Bühnenbewegung und Laserbewegung unterteilt.
Lasersteuerung
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Die Lasersteuerung ist für viele Herstellungsprozesse wie Schneiden, Bohren, Schweißen, Ätzen, Gravieren und Oberflächenstrukturieren erforderlich. Für die Pulverbettfusion (PBF) und für die gerichtete Metallabscheidung (DMD) ist eine genaue Laserkontrolle erforderlich. Laser werden für Materialveränderungsprozesse wie das Tempern und Abschrecken von Metallen und das Modifizieren der Impedanz in Halbleitern verwendet.
Für jeden dieser Prozesse gibt es eine bevorzugte Technik zur Steuerung der Abgabe der Laserenergie. Die zwei breiten Klassen von Lasern sind kontinuierliche Wellen (CW) und gepulste. CW-Laser sind typischerweise kostengünstiger und haben den Vorteil einer hohen Durchschnittsleistung. Gepulste Laser haben eine geringere Durchschnittsleistung, aber die Photonenenergie mit kurzen Impulsen unterbricht die chemischen Bindungen des Materials, anstatt zu brennen. Die Wärmeeinflusszone (HAZ) wird minimiert, die Schnitte sind sauber und die Nachbearbeitung von Zusatzmaterial wie Entgraten ist häufig nicht erforderlich.
Mit fortschrittlicher Hardware und Firmware bieten Polaris UniverseOne ™ Bewegungssteuerungssysteme Kunden die größte Auswahl an Techniken zur Steuerung der Laserquelle sowohl für gepulste Laser als auch für CW-Laser. Die Leistung wird in Echtzeit präzise gesteuert, wenn der Laser den Werkzeugweg durchquert. Überbrennen gehört der Vergangenheit an und es werden Verarbeitungsergebnisse von höchster Qualität erzielt.
Polaris UniverseOne ™ -Laufwerke, SL2-100-Schnittstellen und andere Module sind mit einer Laser Control Interface (LCI) ausgestattet, die eine einfache Integration mit einer Vielzahl von Laserquellenherstellern ermöglicht.
Maschinenkalibrierung
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Für viele High-End-Werkzeugmaschinenanwendungen ist ein hohes Maß an Genauigkeit erforderlich. Für einige Geräte ist eine Präzision von Mikrometern erforderlich, für andere sind Genauigkeiten im einstelligen Nanometerbereich erforderlich.
Polaris UniverseOne ™ Bewegungssteuerungssysteme sind mit den Werkzeugen ausgestattet, mit denen diese Ergebnisse erzielt werden können. Techniken sind sowohl für die Kalibrierung des mechanischen Tisches als auch für die Kalibrierung der optischen Linse enthalten. In beiden Fällen ist es wichtig, eine genaue externe Referenz wie ein Laserinterferometer für den mechanischen Tisch oder eine genaue Glaskalibrierungsplatte für den Laser-Galvoscanner zu haben.
Mechanische Bühnenkalibrierung
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Für die Bühnenkalibrierung bietet Polaris UniverseOne ™ eine Bewegungssteuerungssoftware für Spiel-, Encoder- und Abbe-Fehlerkompensation. Es werden Experimente durchgeführt und Messungen von einem Laserinterferometer oder -tracker zusammen mit den entsprechenden Encoderwerten eingegeben. Die Polaris UniverseOne ™ -Algorithmen bieten Kalibrierungstabellen, die für einen genauen Betrieb der Werkzeugmaschine in Echtzeit ausgeführt werden.
Optische Galvoscanner-Kalibrierung
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Polaris UniverseOne ™ -Systeme bieten Kalibrierungswerkzeuge für 3rd Party XY2-100, SL2-100 und HSSI Galvoscanner und für native Polaris Galvoscanner. Mit dem Laser-Galvoscanner wird ein Referenzgitter erstellt, das mit den Ergebnissen eines Bildverarbeitungssystems verglichen wird. Ein erweiterter Kurvenanpassungsalgorithmus wird ausgeführt, um ein hochgenaues Kalibrierungsgitter zu erstellen, das genaue Echtzeitergebnisse liefert. Die Technik gilt sowohl für 2D- als auch für 3D-Galvoscanner.
Werkzeugmaschinen- und Robotergeometrie
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Die Robotik wird von Polaris UniverseOne ™ Motion Control-Softwaresystemen auf einzigartige und neuartige Weise unterstützt. Roboter können serielle, parallele oder hybride Manipulatoren sein. Die mathematische Abbildung zwischen der im kartesischen Koordinatensystem beschriebenen Roboterhaltung und den Gelenken des Roboters ist die Vorwärts- und Rückwärtskinematik.
Polaris UniverseOne ™ -Controller kapseln die vorwärtskinematische, inverse Kinematik und Einschränkungen in einem geometrischen oder Weltmodell. Diese Kapselung erzeugt eine Abstraktion, die die Beschreibung der Bewegung im kartesischen Raum ermöglicht.
Durch dieses Mapping wird eine Trennung zwischen Robotik, Pfadplanung und Sollwerterzeugung hergestellt. Alle Standardwerkzeuge können verwendet werden, einschließlich Standard-5-Achsen-CAM-Paketen und 5-Achsen-G-Code.
Auf diese Weise können alle Maschinentypen unterstützt werden, einschließlich 5-Achsen-CNC-Werkzeugmaschinen, serieller Industrieroboter, präziser 6DOF-Hexapoden und mehr.
Bewegungssteuerungssystem-Simulator
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Polaris UniverseOne ™ Simulator ist eine Software zur Bewegungssteuerung, die die Erzeugung von Werkzeugwegen genau simuliert, ohne dass Polaris Motion-Hardware erforderlich ist. Der Simulator akzeptiert G-Code-Dateien als Eingabe und generiert Positionssollwerte, die analysiert werden können.