Автоматизираните управлявани превозни средства (AGV) изискват системи за движение, които комбинират прецизно позициониране, бърза комуникация, компактна механична интеграция и надеждно управление в реално време . В тази среда комбинацията от интегриран безчетков серво мотор и CANopen комуникация осигурява практична архитектура за координиране на скоростта на колелата, въртящия момент, посоката и командите за движение на ниво превозно средство.

За разлика от конвенционалните двигателни системи, които разделят мотора, енкодера, серво задвижването и комуникационния интерфейс на различни компоненти, интегрираният безчетков серво мотор на главината може да постави няколко от тези функции директно в колелото. След това CANopen осигурява стандартизиран комуникационен слой между AGV контролера и отделните моторни възли.

Тази комбинация е особено полезна за AGV с диференциално задвижване, многопосочни мобилни роботи, складови превозни средства, AMR и автономни платформи за обработка на материали.

Какво представлява интегриран безчетков серво мотор на главината?

Ан интегрираният безчетков серво мотор на главината е компактно устройство за управление на движението, което съчетава безчетков мотор, серво задвижване, енкодер и механизъм на главината в един комплект. За разлика от конвенционалната серво система, където моторът, контролерът, устройството за обратна връзка и трансмисионните компоненти са инсталирани отделно, интегрираният серво мотор на главината поставя ключови компоненти за управление на движението директно вътре или около колелото.

Тази архитектура е особено подходяща за AGV, AMR, мобилни роботи, автоматизирано оборудване за обработка на материали и компактни системи за контрол на движението, където пространството, окабеляването и прецизното управление на колелата са важни.

Как работи интегриран безчетков серво мотор на главината?

Типичният интегриран безчетков серво мотор на главината се състои от четири основни функционални елемента:

Енкодерът непрекъснато измерва движението на двигателя. Серво контролерът сравнява действителното движение със зададената стойност и съответно регулира мощността на двигателя.

Защо да използвате безчетков мотор в серво система на главина?

Безчетковият двигател е ключова част от интегрираната архитектура.

В сравнение с моторите с четки, двигателите BLDC елиминират механичните четки и комутатори , намалявайки механичното износване и поддържайки ефективна, надеждна непрекъсната работа.

Типичните предимства включват:

• Висока ефективност

• Ниско механично износване

• Компактна конструкция

• Високо съотношение мощност/тегло

• Добър контрол на скоростта

• Ниски изисквания за поддръжка

• Подходящ за продължителна работа

Тези характеристики правят безчетковата технология подходяща за мобилни платформи, които изискват чести ускорения, забавяния и промени в посоката.

Какво го прави серво мотор?

Безчетковият мотор става част от серво система , когато се използва обратна връзка със затворен контур за управление на движението.

Кодерът предоставя информация за:

• Позиция на ротора

• Скорост на въртене

• Посока

• Грешка в позицията

Серво контролерът използва тази обратна връзка, за да регулира двигателя.

Например:

Зададена скорост → 1000 об./мин

Реална скорост → 980 об./мин

Контролерът открива разликата и регулира мощността на двигателя, за да намали грешката.

Тази работа в затворен контур осигурява по-прецизен контрол на движението, отколкото основна двигателна система с отворен контур.

Как се използва в AGV и AMR?

Едно от най-често срещаните приложения е задвижването на колелата на мобилния робот.

За AGV с диференциално задвижване два интегрирани серво мотора на главината могат независимо да управляват лявото и дясното колело.

Чрез контролиране на скоростта и посоката на всяко колело, превозното средство може да изпълнява:

• Движение напред

• Обратно движение

• Обръщане

• Ускорение

• Забавяне

• Диференциално управление

За по-напреднали платформи, четири или повече мотора на серво хъб могат да бъдат координирани чрез индустриални комуникационни мрежи като CANopen или други протоколи в реално време.

Интегриран безчетков серво мотор на главината: компактно решение за движение

Интегриран безчетков серво мотор на главината съчетава функциите на безчетков мотор, серво задвижване, енкодер и главина на колело в компактен модул за управление на движението. Неговата архитектура със затворен контур позволява точен контрол на скоростта, позицията, посоката и въртящия момент , докато интегрираната му конструкция може да намали окабеляването, механичните компоненти и пространството за инсталиране.

За AGV, AMR, мобилни роботи и автоматизирано логистично оборудване , тази архитектура осигурява практичен начин за изграждане на компактни, разпределени и прецизно контролирани системи за задвижване на колелата.

Jkongmotor Персонализирани серво моторни движения

Доставчик на решение за интегриран DC серво мотор на едно място

Защо CANopen е важен за AGV Motion Control?

CANopen е комуникационен протокол от по-високо ниво, базиран на технологията CAN bus. Той дефинира стандартизирани механизми за обмен на команди за управление, информация за състоянието, конфигурационни параметри и данни за процеса между мрежови устройства.

В AGV всеки интегриран серво мотор на главината може да работи като отделен CANopen възел.

Контролерът на превозното средство не трябва да управлява всеки двигател чрез отделен интерфейс за физическо управление. Вместо това, той може да комуникира с множество серво възли през една и съща базирана на CAN мрежа.

Тази разпределена архитектура е много подходяща за мобилни роботи, където няколко колела трябва да се координират непрекъснато.

Как CANopen управлява интегриран безчетков серво мотор на главината

Основният процес на управление на движението може да бъде разделен на няколко етапа.

1. Контролерът AGV генерира команда за движение

Софтуерът за навигация или управление на движението на AGV изчислява необходимото движение на автомобила.

За AGV с диференциално задвижване това може да включва определяне на:

• Скорост на лявото колело

• Скорост на дясното колело

• Посока на колелото

• Ускорение

• Забавяне

• Целева позиция

• Изисквания за въртящ момент

След това контролерът на превозното средство преобразува тези изисквания в команди за отделни моторни възли.

2. CANopen прехвърля командата

Командата за движение се предава през мрежата CANopen.

В зависимост от контролната архитектура, контролерът може да използва стандартизирани CANopen механизми като:

• Обекти на данни за процеса (PDO)

• Обекти на сервизни данни (SDO)

• Управление на мрежата (NMT)

• Спешни съобщения

• Сърдечен ритъм или механизми за защита на възлите

• Параметри на речника на обекта

За управление на циклично движение PDO са особено полезни, защото позволяват често обменяните данни за процеса да се предават ефективно.

3. Интегрираното серво задвижване обработва командата

Интегрираното задвижване получава командата CANopen и я преобразува в подходящо действие за управление на двигателя.

Енкодерът осигурява обратна връзка към серво контролера, така че зададеното и действителното движение да могат непрекъснато да се сравняват.

4. Обратната връзка на енкодера затваря цикъла на движение

Серво управлението зависи от обратната връзка.

Интегрираният енкодер може да предостави информация като:

• Позиция на ротора

• Скорост на двигателя

• Посока

• Грешка в позицията

• Действително състояние на движение

Задвижването използва тази информация, за да регулира двигателя.

Например:

Зададена скорост: 1,00 m/s скорост, еквивалентна на колелото

Реална скорост: 0,98 м/с

Контролерът може да открие разликата и съответно да коригира мощността на двигателя.

Тази архитектура със затворен контур позволява на AGV да постигне значително по-контролирано движение от моторна система с отворен цикъл.

CANopen CiA 402 и AGV серво задвижвания

За приложения за серво и управление на движение, CiA 402 е важен профил на CANopen устройство.

Той дефинира стандартизирани концепции за устройства за управление на движението, включително работни състояния и обекти за управление.

Точното изпълнение зависи от устройството и приложението, но стандартизираното поведение на устройството улеснява комуникацията на AGV контролера с различни възли за движение.

Общи режими на работа на CiA 402

CANopen серво задвижване може да поддържа режими на работа като:

За мобилните AGV управлението, ориентирано към скоростта, е особено подходящо, тъй като скоростите на колелата се регулират непрекъснато според изчисленията на траекторията на превозното средство.

Как CANopen синхронизира множество AGV колела

Основно предимство на мрежата CANopen е възможността за координиране на множество моторни възли.

Помислете за AGV с четири колела, всеки двигател може да има свой собствен идентификатор на CANopen възел. AGV контролерът може да изчисли необходимата скорост за всяко колело и да разпредели тези команди по мрежата CANopen.

Това е от съществено значение за:

• Шофиране по права линия

• Обръщане

• Ускорение

• Забавяне

• Криви траектории

• Диференциално управление

• Координирано движение на колелото

CANopen PDO за данни за движение в реално време

Обектите с данни за процеса (PDO) са централни за ефективната циклична комуникация в системите за движение CANopen.

Вместо многократно изпращане на конфигурационна информация, PDO могат да носят често променящи се данни за процеса.

CANopen SDO за конфигуриране и управление на параметри

Докато PDO са много подходящи за циклични данни за процеси, Service Data Objects (SDO) обикновено се използват за конфигурация и достъп до параметри.

Производител на AGV може да използва SDO комуникация, за да конфигурира:

• Параметри на двигателя

• Настройки на енкодера

• Граници на ускорението

• Граници на забавяне

• Граници на скоростта

• Текущи граници

• Прагове на грешки

• Режими на работа

• PDO съпоставяне

• Конфигурация на възел

Това разделение между конфигурацията и данните за цикличното движение помага да се поддържа организирана комуникационна архитектура.

Как CANopen подобрява разпределеното управление на AGV

Една от най-силните характеристики на интегрирана серво архитектура на хъб е разпределената интелигентност.

Вместо да поставят цялата задвижваща електроника в централен шкаф, отделните колела могат да изпълняват свои собствени задачи за управление на движението на ниско ниво.

Следователно контролерът AGV може да се фокусира върху функции от по-високо ниво като:

• Навигация

• Локализация

• Планиране на пътя

• Избягване на препятствия

• Кинематика на автомобила

• Координация на флота

Междувременно всеки интегриран серво модул управлява локални функции за управление на двигателя.

Централизирано срещу разпределено управление

Тази архитектура може да помогне за опростяване на механичния и електрически дизайн на компактните AGV.

CANopen комуникация и AGV Motion Accuracy

Точността на движението не идва само от CANopen.

Крайното изпълнение на движението зависи от цялата контролна верига:

Разделителна способност на енкодера + серво управление + механична трансмисия + диаметър на колелото + контролен алгоритъм + време за комуникация + механика на превозното средство

CANopen осигурява комуникационната рамка, докато интегрираното серво задвижване изпълнява локалното управление на двигателя в затворен контур.

Например, ако обиколката на колелото е CC, скоростта на въртене на колелото nn определя теоретичната линейна скорост:

v=C×n60v = rac{C imes n}{60}

където:

• vv = линейна скорост

• CC = обиколка на колелото

• nn = скорост на въртене в rpm

За колело с диаметър DD:

C=πDC = pi D

Следователно:

v=πDn60v = rac{pi D n}{60}

При действителен AGV също трябва да се вземат предвид приплъзването на колелата, деформацията на гумата, условията на пода, характеристиките на скоростната кутия и механичните толеранси.

CANopen спешните съобщения подобряват обработката на грешки

AGV работят в среда, в която неочаквани неизправности на двигателя могат да повлияят на безопасността и производителността на превозното средство.

CANopen предоставя механизми за съобщаване на неизправности на устройството, включително съобщения за спешни случаи (EMCY)..

Моторният контролер може да съобщава за състояния, свързани с:

• Свръхток

• Пренапрежение

• Под напрежение

• Свръхтемпература

• Грешки на енкодера

• Комуникационни грешки

• Неизправности в задвижването

• Аномалии в моторния контрол

Точната защитна реакция трябва да се определя от цялостната архитектура за безопасност на AGV, вместо да се разчита единствено на CANopen комуникация.

Мониторинг на сърдечния ритъм за разпределени двигателни възли

При AGV с много колела контролерът трябва да знае дали отделните възли на двигателя остават работещи.

CANopen Наблюдението на сърдечния ритъм може да се използва за наблюдение на наличността на възел.

Ако даден възел спре да комуникира, контролерът може да открие проблем с мрежата или устройството и да инициира подходящ отговор на системата.

Това е особено полезно за AGV с няколко разпределени моторни модула.

Защо интегрираните сервомотори на главината са подходящи за AGV

Механичната структура на двигателя на главината може допълнително да опрости интегрирането в превозното средство.

Тъй като моторът е разположен директно около или в колелото, задвижването може потенциално да елиминира някои конвенционални компоненти на механичната трансмисия.

Точното механично разположение варира според продукта, но интегрираната концепция може да намали броя на външните компоненти.

Потенциалните предимства на дизайна включват:

• Компактна опаковка

• Намалени компоненти на трансмисията

• По-ниска сложност на окабеляването

• Опростена инсталация

• Модулна смяна на колело

• Разпределен контрол

• По-лесно разширяване на системата

Съображения за мрежов дизайн на CANopen за AGV

Надеждната система за движение CANopen изисква повече от избор на съвместим двигател.

Важните инженерни съображения включват:

1. Планиране на ID на възел

Всеки двигател трябва да има уникална мрежова идентичност.

AGV с четири колела, например, може да резервира:

• Възел 1 — отляво отпред

• Възел 2 — отдясно отпред

• Възел 3 — Ляво-отзад

• Възел 4 — заден десен

Една последователна стратегия за адресиране на възли опростява въвеждането в експлоатация и поддръжката.

2. Автобусна спирка

CAN мрежите изискват подходящо завършване според изпълнението на физическия слой.

Лошото прекратяване може да причини:

• Отражения

• Комуникационни грешки

• Намалена надеждност

• Периодични повреди

3. Оформление на кабела

Дължината на кабела, топологията, електромагнитните смущения, заземяването и екранирането трябва да бъдат взети под внимание при проектирането на системата.

Захранващите кабели на двигателя също трябва да бъдат насочени по подходящ начин спрямо комуникационните кабели.

4. Комуникационно натоварване

CANopen мрежата трябва да бъде конфигурирана така, че цикличният трафик да остане в рамките на практическите граници на натоварване на шината.

По-големият брой двигатели и по-кратките цикли на управление увеличават мрежовия трафик.

CANopen е една опция сред няколко индустриални комуникационни подхода.

Подходящият протокол зависи от необходимата скорост на обновяване, синхронизация, мащаб на мрежата, архитектура на контролера и сложност на системата.

За компактни AGV, CANopen може да осигури полезен баланс между разпределено управление, стандартизирани профили на устройства, опростено окабеляване и индустриална комуникационна функционалност.

Ключови предимства на CANopen интегрирани безчеткови серво мотори с главини

Когато е правилно проектирана, тази комбинация може да осигури няколко предимства на системно ниво.

Компактна интеграция

Моторът, задвижването, устройството за обратна връзка и комуникационният интерфейс могат да бъдат консолидирани в модул на ниво колело.

Намалено окабеляване

Мрежовата връзка може да замени множество отделни контролни връзки между централен контролер и разпределени устройства.

Управление със затворен цикъл

Обратната връзка на енкодера позволява на серво задвижването да регулира действителното движение на двигателя.

Многомоторна координация

Множество колела могат да обменят данни за движение през една и съща CANopen мрежа.

Стандартизирана комуникация

CANopen и CiA 402 предоставят стандартизирани концепции за контрол на устройството и профили на движение.

Модулен дизайн на превозно средство

Моторните възли могат да бъдат проектирани като модулни компоненти, опростявайки разработването на различни AGV платформи.

Диагностика на повреди

Информацията за състоянието, спешните съобщения и наблюдението на възлите осигуряват механизми за откриване на проблеми с комуникацията и задвижването.

Списък за проверка на дизайна за CANopen AGV Hub серво системи

Преди внедряването на интегрирана безчеткова сервосистема на главината, инженерите трябва да оценят:

Заключение

CANopen комуникацията позволява интегрирани безчеткови серво мотори на главината, за да функционират като интелигентни, свързани в мрежа колела в рамките на AGV. Вместо да третира двигателя като изолиран задвижващ механизъм, системата може да комбинира локално серво управление, обратна връзка на енкодера, разпределена комуникация, диагностика и координация на движението на ниво превозно средство в унифицирана архитектура.

Чрез механизми като PDO, SDO, NMT, наблюдение на сърдечния ритъм, спешни съобщения и профили на устройства CiA 402 , контролерът AGV може да комуникира с множество серво възли, докато всеки двигател изпълнява свой собствен контрол на ниско ниво в затворен контур.

За приложения като складови AGV, автономни мобилни роботи, интелигентни логистични превозни средства, автоматизирани колички и платформи за обработка на материали , комбинацията от интегриран безчетков серво мотор и CANopen може да осигури компактна и модулна основа за разпределено управление на движението.

Най-ефективното внедряване зависи от цялостния дизайн на системата — включително въртящ момент на двигателя, разделителна способност на енкодера, диаметър на колелото, време на CANopen цикъл, натоварване на шината, механична конфигурация, топлинна производителност, изисквания за спиране и функционална архитектура за безопасност . Когато тези елементи са проектирани заедно, базираните на CANopen интегрирани серво колела могат да осигурят мащабируем подход към прецизно и координирано движение на AGV.

ЧЗВ:

ЧЗВ 1: Какво представлява CANopen комуникацията в интегрирани безчеткови серво мотори с главини?

CANopen е комуникационен протокол, базиран на технологията на CAN шина, който позволява на интегрирани безчеткови серво мотори на главината да обменят команди за движение, данни за обратна връзка и диагностична информация с AGV контролер. Поддържа стандартизирана комуникация за разпределени системи за управление на движението.

ЧЗВ 2: Как CANopen управлява серво мотори на главина AGV?

CANopen позволява на контролера AGV да предава команди за целева скорост, позиция или въртящ момент към отделни серво мотори. Интегрираното серво задвижване обработва тези команди и използва обратна връзка от енкодера, за да регулира движението на двигателя и да постигне контрол на движението в затворен контур.

ЧЗВ 3: Каква е ролята на CiA 402 в CANopen сервомоторите?

CiA 402 дефинира стандартизирани профили на устройства за CANopen устройства за контрол на движението. Той определя режими на работа, контролни думи, думи за състояние и преходи между състояния на задвижване, като помага на AGV контролерите да комуникират със съвместими серво задвижвания.

ЧЗВ 4: Може ли CANopen да синхронизира множество серво мотори на главини в AGV?

да CANopen поддържа координирана комуникация между множество моторни възли. С подходящи механизми за синхронизация, като SYNC съобщения и конфигурирана циклична комуникация, AGV контролерът може да координира скоростите на колелата и командите за движение за превозни средства с диференциално задвижване и многоколесни превозни средства.

ЧЗВ 5: Какво представляват PDO и SDO в управлението на движение CANopen?

Обектите с данни за процеса (PDO) прехвърлят чувствителни към времето данни за движение и обратна връзка, включително целева скорост и действителна позиция. Обектите с данни за услуги (SDO) се използват основно за конфигуриране на параметри на задвижване, достъп до речника на обекта и задаване на комуникационни параметри.

ЧЗВ 6: Какви режими на работа са налични за CANopen интегрирани серво мотори?

В зависимост от изпълнението на CiA 402 на задвижването, поддържаните режими може да включват режим на позиция на профила, режим на скорост на профила, режим на циклична синхронна позиция, режим на циклична синхронна скорост и режим на цикличен синхронен въртящ момент. Контролът на скоростта обикновено се използва за приложения за задвижване на колела AGV.

ЧЗВ 7: Как обратната връзка на енкодера подобрява точността на движението на AGV?

Интегриран енкодер измерва позицията и скоростта на двигателя и подава обратна връзка към серво контролера. Контролерът сравнява действителното движение с зададените стойности и регулира изхода на двигателя, за да намали грешките, подобрявайки регулирането на скоростта на колелата и представянето на позициониране.

ЧЗВ 8: Как CANopen подобрява мониторинга на грешки в AGV?

CANopen предоставя диагностични механизми като спешни съобщения и наблюдение на сърдечния ритъм. Тези функции позволяват на контролера AGV да открие докладвани грешки в задвижването или комуникационни повреди и да инициира подходяща реакция на ниво превозно средство.

ЧЗВ 9: Какви са предимствата на интегрираните безчеткови серво мотори в главината за AGV?

Интегрираните безчеткови серво мотори на главината съчетават мотора, серво задвижването, енкодера и главината на колелото в компактен модул. Това може да намали окабеляването, да опрости инсталацията, да спести място, да поддържа управление на колелата със затворен контур и да улесни модулния дизайн на задвижването на AGV.

ЧЗВ 10: Какво трябва да имат предвид инженерите, когато избират CANopen серво мотор за главина за AGV?

Инженерите трябва да оценят номиналния и върховия въртящ момент, скоростта на колелото, разделителната способност на енкодера, захранващото напрежение, съвместимостта на CANopen и CiA 402, времето на комуникационния цикъл, натоварването на шината, степента на защита, топлинните характеристики, изискванията за спиране и архитектурата за безопасност на превозното средство.