Software Motion Control Server
Polaris Server è l'applicazione software di controllo del movimento incorporata che viene eseguita sotto Linux su una CPU Intel quad core situata all'interno di un controller di movimento Polaris UniverseOne ™. Polaris Server comunica con il software client da un lato e con la rete di dispositivi Mercury ™ dall'altro.
All'interno di Polaris Server è presente un motore di movimento generico, un motore di codice G, funzionalità di acquisizione dati ad alta velocità e molte altre funzioni. Un generatore di setpoint ad alte prestazioni massimizza la produttività della macchina utilizzando i vincoli degli assi.
Interpolazione lineare, circolare, spline e unione
Per il movimento coordinato multiasse, il generatore di setpoint esegue l'interpolazione lineare, circolare o spline in base all'istruzione del programma. L'unione è una tecnica che viene applicata quando l'angolo tra i segmenti del percorso è diverso da zero. Il generatore di setpoint Polaris ha la capacità di unire le seguenti coppie di percorsi: linea-linea, linea-arco e arco-arco.
Generazione del setpoint di tempo minimo
Ineguagliabile da qualsiasi altro, il generatore di setpoint Polaris UniverseOne ™ utilizza i valori massimi di ciascun motore in una macchina per generare il percorso utensile. In avvicinamento alle curve, la macchina decelera il più velocemente possibile e aumenta la velocità il più velocemente possibile quando esce dalle curve verso i rettilinei. I limiti di velocità e accelerazione dei motori non vengono mai violati. I file delle parti vengono sempre completati nel minor tempo possibile.
Generazione di setpoint a velocità costante
Il mantenimento di una velocità costante lungo un percorso utensile è importante in molte applicazioni come la saldatura e l'erogazione. La velocità costante più veloce può essere ottenuta identificando l'asse di movimento più lento e regolando la velocità del percorso utensile fino a ottenere una velocità costante lungo tutte le parti del percorso. Il Polaris Motion Simulator è utile per eseguire questa procedura.
Movimento degli assi indipendenti
In molte applicazioni, gli assi di movimento devono funzionare in modo indipendente. I motori della macchina devono avviarsi e arrestarsi in momenti diversi. Questa funzionalità è disponibile nell'API della libreria MCI (Motion Control Interface).
Movimento assi coordinato
Il movimento coordinato è necessario nelle applicazioni e nei processi in cui tutti i motori della macchina devono avviarsi e arrestarsi contemporaneamente. Il movimento può essere specificato nello spazio 2D o 3D. Questo tipo di movimento è comune in applicazioni come la saldatura 3D e l'erogazione in cui l'utensile deve seguire con precisione linee, archi o spline. I movimenti di movimento coordinati sono supportati utilizzando l'API della libreria MCI e il codice G.
Controllo del volantino
La funzione del volantino Polaris utilizza una combinazione di hardware, firmware e software per consentire a un operatore di controllare un asse della macchina utilizzando un generatore di impulsi manuale. Un interruttore meccanico serve per selezionare l'asse da spostare. Gli usi tipici includono la calibrazione della macchina, il jogging manuale e il cambio degli utensili.
Configurazione e controllo dell'asse gantry
Un asse gantry ha una coppia di servomotori lineari e azionamenti identici. I servomotori sono disposti in parallelo e sono collegati con un ponte meccanico. Gli azionamenti ricevono gli stessi setpoint e l'obiettivo è che i due servomotori si muovano in modo identico. Ciò si ottiene con un servo-regolatore di feedback multi-input e multi-output eseguito negli azionamenti Polaris. I due assi condividono le informazioni dell'encoder in tempo reale tra loro attraverso la rete Mercury ™, qualsiasi errore di inclinazione viene eliminato e il gantry si muove come una singola unità. Un gantry è utile in quanto fornisce un'ampia posizione per la stabilità meccanica ed è in grado di compensare un carico in movimento che si muove lungo il ponte.
Generatore di setpoint
Il generatore di setpoint Polaris UniverseOne ™ accetta punti di percorso dalla funzione G-code o da un programma alternativo. La distanza tra i punti può essere grande e irregolare ed è compito del generatore di setpoint riempire gli spazi vuoti con setpoint ravvicinati. La frequenza del setpoint può essere 1 kHz, ma può essere 20 kHz, 100 kHz o più. La tariffa è impostabile.
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Tom Erlic, Sviluppo aziendale
Linguaggio e motore G-code
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Polaris Motion offre un controllo avanzato del codice G CNC dal 1996 ed è un elemento centrale del sistema di controllo del movimento Polaris UniverseOne ™. La nostra implementazione aderisce allo standard del codice G EIA-RS274D e supporta macchine CNC a 3 assi, 5 assi e 9 assi. L'abilità principale di Polaris G-code fornisce un controllo del movimento multiasse preciso e coordinato; è una tecnologia leader del settore e ha un'ampiezza e una profondità ineguagliabili considerando gli assi di movimento sia meccanici che ottici laser.
Campo visivo infinito (IFOV)
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I galvoscanner laser sono estremamente veloci, ma hanno un campo visivo limitato. D'altra parte, gli stadi XYZ motorizzati BLDC hanno una corsa lunga ma rispetto agli scanner laser Galvo sono lenti. Combinando uno stadio XYZ a corsa lunga e lenta con un Galvoscanner laser a corsa breve e veloce, si ottiene il meglio di entrambi i mondi quando viene utilizzata la tecnologia IFOV di Polaris Motion.
Vengono emessi comandi lineari, circolari e spline e il percorso utensile viene separato senza soluzione di continuità in movimento dello stage e movimento laser.
Controllo laser
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Il controllo laser è richiesto per molti processi di produzione come taglio, foratura, saldatura, incisione, incisione e strutturazione di superfici. È necessario un controllo laser preciso per la fusione a letto di polvere (PBF) e per la deposizione diretta del metallo (DMD). I laser vengono utilizzati per processi di alterazione dei materiali come la ricottura e la tempra per metalli e la modifica dell'impedenza nei semiconduttori.
Per ciascuno di questi processi, esiste una tecnica preferita per controllare l'erogazione dell'energia laser. Le due ampie classi di laser sono onda continua (CW) e pulsata. I laser CW hanno in genere un costo inferiore e hanno il vantaggio di una potenza media elevata. I laser a impulsi hanno una potenza media inferiore, ma l'energia del fotone a impulsi brevi rompe i legami chimici del materiale invece di bruciare. La zona termicamente alterata (ZTA) è ridotta al minimo, i tagli sono puliti e la post-elaborazione del materiale aggiuntivo come la sbavatura spesso non è necessaria.
Utilizzando hardware e firmware avanzati, i sistemi di controllo del movimento Polaris UniverseOne ™ forniscono ai clienti il più ampio assortimento di tecniche di controllo della sorgente laser sia per i laser pulsati che per i laser CW. La potenza viene controllata con precisione in tempo reale mentre il laser attraversa il percorso dell'utensile. La combustione eccessiva diventa un ricordo del passato e si ottengono risultati di lavorazione della massima qualità.
Le unità Polaris UniverseOne ™, le interfacce SL2-100 e altri moduli sono dotati di un'interfaccia di controllo laser (LCI) per una facile integrazione con un'ampia varietà di produttori di sorgenti laser.
Calibrazione della macchina
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Un alto grado di precisione è necessario per molte applicazioni di macchine utensili di fascia alta. Per alcune apparecchiature è richiesta la precisione in micron e per altre è necessaria la precisione nelle singole cifre dei nanometri.
I sistemi di controllo del movimento Polaris UniverseOne ™ sono dotati degli strumenti che aiutano a ottenere questi risultati. Le tecniche sono incluse sia per la calibrazione della fase meccanica che per la calibrazione delle lenti ottiche. In entrambi i casi è importante avere un riferimento esterno preciso come l'interferometro laser nel caso del tavolino meccanico o una piastra di calibrazione in vetro accurata per il Galvoscanner laser.
Calibrazione della fase meccanica
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Per la calibrazione del palco, Polaris UniverseOne ™ fornisce un software di controllo del movimento per la compensazione del gioco, dell'encoder e dell'errore abbe. Gli esperimenti vengono condotti e le misurazioni da un interferometro laser o da un tracker vengono immesse insieme ai valori dell'encoder corrispondenti. Gli algoritmi Polaris UniverseOne ™ forniscono tabelle di calibrazione che vengono eseguite in tempo reale per un funzionamento accurato della macchina utensile.
Calibrazione del Galvoscanner ottico
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I sistemi Polaris UniverseOne ™ offrono strumenti di calibrazione per 3rd Party XY2-100, SL2-100 e HSSI Galvoscanner e per i Galvoscanner Polaris nativi. Con il laser Galvoscanner viene creata una griglia di fiducial che vengono confrontati con i risultati ottenuti da un sistema di visione artificiale. Viene eseguito un algoritmo di adattamento della curva avanzato per creare una griglia di calibrazione estremamente accurata che produce risultati accurati in tempo reale. La tecnica si applica sia ai Galvoscanner 2D che 3D.
Geometria della macchina utensile e del robot
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La robotica è supportata dai sistemi software di controllo del movimento Polaris UniverseOne ™ in un modo unico e innovativo. I robot possono essere manipolatori seriali, paralleli o ibridi. La mappatura matematica tra la posa del robot, descritta nel sistema di coordinate cartesiane, e le articolazioni del robot è la cinematica in avanti e inversa.
I controller Polaris UniverseOne ™ incapsulano la cinematica diretta, la cinematica inversa e i vincoli in un modello geometrico o universale. Questo incapsulamento crea un'astrazione che consente la descrizione del movimento nello spazio cartesiano.
Eseguendo questa mappatura, viene creata una separazione tra la robotica, la pianificazione del percorso e la generazione del setpoint. È possibile utilizzare tutti gli strumenti standard, inclusi i pacchetti CAM standard a 5 assi e il codice G a 5 assi.
Tutti i tipi di macchine possono essere supportati in questo modo, comprese macchine utensili CNC a 5 assi, robot industriali seriali, esapodi 6DOF precisi e altro ancora.
Simulatore di sistema di controllo del movimento
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Polaris UniverseOne ™ Simulator è un programma software di controllo del movimento che simula la generazione di percorsi utensile esattamente senza la necessità di hardware Polaris Motion. Il simulatore accetta file di codice G come input e genera setpoint di posizione che possono essere analizzati.