Linklist

1 Aralık 2013 Pazar

Hareket kontrolü - "Motion control"

Gerek imal edilen bir pet bardak suyu, hattan alıp koli içine yerleştirme amacıyla olsun, gerekse bir füzeyi istediğimiz noktaya yönlendirebilme amacıyla olsun, sürekli 'birazcık' daha zekice tasarlanmış sistemlere ihtiyacımız oluyor.
Rekabet, üretim adedi, kalite...

Sürekli yeni inovasyonlar yapmak zorundayız. Pnömatik silindirlerin noktadan noktaya yaptığı hareketler, bir çok noktada, bir çok sebeple artık bize yetersiz geliyor. "Hız" için pnömatik'ten servo motorlara "terfi" etmek bir çok alanda tek başına işe yaramıyor. Bir noktaya ulaştıktan sonra bir başka noktaya gitmek, hareketlerdeki duruş-kalkışlar her zaman imalatta zaman buna bağlı olarak üretim kaybına yol açıyor.

Üretimdeki küresel rekabette bizi bir adım öne çıkaracak olan, sürekli, hızlı, kaliteli, ucuz üretim değil mi? Fabrikalara yolu düşenler bilirler. Üretim adedi, neredeyse herşeydir. 

Bu noktada karşımıza çıkan "ihtiyacımız olan hareketlerin kontrolü" problemi, uluslararası firmalar tarafından ustalıkla çözülüyor. Bu alanda yerli çözümler göremediğim için üzülüyorum.

Hareket kontrolü dendiğinde ne anlıyorum?

Hareket kontrolü dediğimizde, nesnenin hareketiyle ilgili herşeyi içeren çok geniş bir kavramsal çerçeveyi ifade ediyor gibi gözüküyoruz. Temel olarak dağdan attığımız bir taşı ne kadar uzağa atmak istediğimizi düşünürken ve kolumuzun hareketini bu isteğimize göre bilinçsizce tasarlarken yaptığımız şey de, tenis oynarken tenis topunun ve rakibin kolunun görsel imajları üzerinden ürettiğimiz pozisyon ve hız geribeslemeleri sayesinde raketimizin bulunduğu konumu ve gideceği rotayı belirlerken yaptığımız şey de bir nevi hareket kontrolü oluyor.

Fakat temelde otomasyon ve hareket kontrolü dediğimiz zaman bunları düşünüyor olmayacağız. Hareket kontrolü dediğimiz zaman, endüstride aklımıza gelen servo motorların hareket kontrolü oluyor.

1. Noktadan noktaya hareket kontrolü (PtP - Point to Point)

Pnömatik bir silindirle başlangıcı ve bitişi mekanik olarak ayarlanan bir hareket de, servo pnomatik bir sistemle başlangıcı ve bitişi elektro-mekanik olarak ayarlanan bir sistem de, servo motor sayesinde elde edilen, başlangıç bitiş noktaları, hız ve rampa(ivme-geri ivme) değerleri yüksek bir hassasiyetle ayarlanabilen bir sistem de Noktadan noktaya hareket kontrolü konsepti içine girer.

PTP hareket karekteristiğinde, her eksen(hareket ettirilmek istenen her bir birim) sıralı biçimde hareket edebilir, tüm eksenler harekete aynı zamanda başlar ancak bitiş zamanları birbirinden bağımsız olabilir, veya tüm eksenler hareketlerine aynı anda başlar ve hareketlerini aynı zamanda bitirirler.

Eksenlerin birleşiminden oluşan uç noktanın, hedef noktaya giderken izleyeceği rotanın ve o rota üzerindeki hızın ve diğer parametrelerin kontrolü gündemde değildir...

2. Senkron hareketler

Hareketin hangi rota üzerinde olacağının, uç noktanın bu rota üzerindeki hızının kontrol edilebildiği, hareket profili üzerinde tam anlamıyla hakimiyet kurabildiğimiz sistemlerde, eksenlerin birbirleriyle senkron hareket etmeleri gerekir.

Burada, senkron hareketin kalitesi ön plana çıkmaktadır. örneğin hızlı bir yapışkanlama(glueing) uygulamasında ya da şekilli cam kesme makinesinde, izlenecek rota üzerindeki ufak (+- 0.5 mm) kaçıklıklar, üretilen malzeme kalitesini ciddi anlamda düşürebilmektedir. Ancak birçok firma halihazırda bu sorunları çözmüş durumda olduğu için, şu anda bu konu ciddi bir sorun teşkil etmiyor...

Senkron hareketi genellikle CNC fonksiyonları kullanarak g-code yardımıyla, ya da çeşitli camming fonksiyonları yardımıyla elde edebiliyoruz. Bu tekniklerin geldiği nokta sayesinde yapabildiklerimize inanmak çok güç.

Bunun bir adım ötesinde robotik fonksiyonlar sayesinde, öğret-devam et, (teach-run) diyebileceğim bir hareket modelimiz daha mevcut. Burada, hedefNoktaXY'yi bir ek terminali sayesinde öğrettikten sonra Git(hedefNoktaXY, ivmeXY = 10, JerkXY=1000, ivmeProfili=Sinusoidal) şeklinde "basit" bir komutla, uç noktamızın istediğimiz noktaya, istediğimiz hız, ivme profiliyle, istediğimiz köşe yumuşaklığı ile gönderebiliyoruz.

Sadece senkron olmak da yetmiyor...

Hız noktasında kendimizi aşabilmek için, sadece eksenlerin senkron çalışması da yetmiyor.

Bu bağlantıda da kısaca bahsettim. Senkron hareket üretebilme tekniğimizi farklı kinematikler üzerinde kullandığımızda, beklenmedik sonuçlar alabiliyoruz. bir adet servo sürücüyü 3000 devir ile sürebildiğimizi ve elimizdeki servo sürücülerin 3500 devire izin vermediğini düşünelim. Ama ihtiyacımız olan hız ise, bizim 3000 devir üreten bir servo sürücüden, 3500 devirlik hızı nasıl alabiliriz?

Eğer kartezyen kinematik yerine, t-kinematik kullanırsak, 3000 devirli iki servo motorumuzla 3000*sqrt(2) = 4242 devir hıza ulaşabiliyoruz. Senkron hareket etme yeteneğimizi, farklı kinematiklerle birleştirdiğimizde ortaya çıkan sinerji inanılmaz. Biraz mübalağa ile yandaki şekilde ifade edebilirim -> (2 + 2 = 7)

Şimdilik biraz iddialı olabilir ancak, yakın gelecekte PtP hareket profiline sahip hiçbir sıfır makinenin satılamayacağını rahatlıkla söyleyebilirim.

Çeşitli bağlantıları vermeden sonlandırmayalım.
Festo Advanced Handling Systems
Yaskawa News Releases
NI Motion Control Applications
Elmo Motion Control

Hiç yorum yok:

Yorum Gönder