Avtomatizirano vodena vozila (AGV) zahtevajo sisteme gibanja, ki združujejo natančno pozicioniranje, hitro komunikacijo, kompaktno mehansko integracijo in zanesljiv nadzor v realnem času . V tem okolju kombinacija integriranega brezkrtačnega servo motorja v pestu in komunikacije CANopen zagotavlja praktično arhitekturo za usklajevanje hitrosti koles, navora, smeri in ukazov za gibanje na ravni vozila.

Za razliko od običajnih motornih sistemov, ki ločijo motor, kodirnik, servo pogon in komunikacijski vmesnik v različne komponente, lahko integrirani servo motor brezkrtačnega pesta postavi več teh funkcij neposredno v sklop kolesa. CANopen nato zagotovi standardizirano komunikacijsko plast med krmilnikom AGV in posameznimi vozlišči motorja.

Ta kombinacija je še posebej uporabna za AGV z diferencialnim pogonom, vsesmerne mobilne robote, skladiščna vozila, AMR in avtonomne platforme za ravnanje z materialom.

Kaj je integriran brezkrtačni servo motor pesta?

An integriran brezkrtačni servo motor v pestu je kompaktna enota za krmiljenje gibanja, ki združuje brezkrtačni motor, servo pogon, kodirnik in mehanizem v pestu v en sklop. Za razliko od običajnega servo sistema, kjer so motor, krmilnik, povratna naprava in komponente prenosa nameščeni ločeno, integrirani servo motor pesta postavi ključne komponente za nadzor gibanja neposredno znotraj ali okoli kolesa.

Ta arhitektura je še posebej primerna za AGV, AMR, mobilne robote, avtomatizirano opremo za ravnanje z materialom in kompaktne sisteme za nadzor gibanja, kjer so pomembni prostor, ožičenje in natančen nadzor koles.

Kako deluje integriran brezkrtačni servo motor pesta?

Tipičen integriran brezkrtačni servo motor pesta je sestavljen iz štirih glavnih funkcionalnih elementov:

Encoder neprekinjeno meri gibanje motorja. Servo krmilnik primerja dejansko gibanje z ukazano vrednostjo in temu primerno prilagodi moč motorja.

Zakaj uporabljati brezkrtačni motor v servo sistemu pesta?

Brezkrtačni motor je ključni del integrirane arhitekture.

V primerjavi z brušenimi motorji motorji BLDC odpravljajo mehanske krtače in komutatorje , kar zmanjšuje mehansko obrabo in podpira učinkovito in zanesljivo neprekinjeno delovanje.

Tipične prednosti vključujejo:

• Visoka učinkovitost

• Nizka mehanska obraba

• Kompaktna konstrukcija

• Visoko razmerje med močjo in težo

• Dober nadzor hitrosti

• Nizke zahteve po vzdrževanju

• Primeren za neprekinjeno delovanje

Zaradi teh značilnosti je brezkrtačna tehnologija primerna za mobilne platforme, ki zahtevajo pogosto pospeševanje, zaviranje in spreminjanje smeri.

Zakaj je servo motor?

Brezkrtačni motor postane del servo sistema , ko se za krmiljenje gibanja uporablja povratna zanka z zaprto zanko.

Kodirnik zagotavlja informacije o:

• Položaj rotorja

• Hitrost vrtenja

• Smer

• Napaka položaja

Servo krmilnik uporablja to povratno informacijo za uravnavanje motorja.

Na primer:

Ukazana hitrost → 1000 vrt/min

Dejanska hitrost → 980 vrt/min

Krmilnik zazna razliko in prilagodi moč motorja, da zmanjša napako.

To delovanje v zaprti zanki zagotavlja natančnejši nadzor gibanja kot osnovni motorni sistem z odprto zanko.

Kako se uporablja v AGV in AMR?

Ena najpogostejših aplikacij je mobilni robotski pogon na kolesa.

Za AGV z diferencialnim pogonom lahko dva integrirana servo motorja pesta neodvisno krmilita levo in desno kolo.

Z nadzorom hitrosti in smeri vsakega kolesa lahko vozilo:

• Gibanje naprej

• Vzvratno gibanje

• Obračanje

• Pospešek

• Pojemek

• Diferencialno krmiljenje

Za naprednejše platforme je mogoče štiri ali več motorjev servo vozlišč uskladiti prek industrijskih komunikacijskih omrežij, kot je CANopen ali drugih protokolov v realnem času.

Vgrajen brezkrtačni servo motor pesta: kompaktna rešitev za gibanje

Integriran servo motor brezkrtačnega pesta združuje funkcije brezkrtačnega motorja, servo pogona, kodirnika in pesta kolesa v kompakten sklop za krmiljenje gibanja. Njegova zaprtozančna arhitektura omogoča natančen nadzor hitrosti, položaja, smeri in navora , medtem ko lahko njegova integrirana konstrukcija zmanjša ožičenje, mehanske komponente in prostor za namestitev.

Za AGV, AMR, mobilne robote in avtomatizirano logistično opremo ta arhitektura zagotavlja praktičen način za izgradnjo kompaktnih, porazdeljenih in natančno nadzorovanih sistemov kolesnega pogona.

Gibanje servo motorja Jkongmotor po meri

Ponudnik rešitev integriranega enosmernega servo motorja na enem mestu

Zakaj je CANopen pomemben za nadzor gibanja AGV?

CANopen je komunikacijski protokol višjega sloja, ki temelji na tehnologiji vodila CAN. Določa standardizirane mehanizme za izmenjavo krmilnih ukazov, statusnih informacij, konfiguracijskih parametrov in procesnih podatkov med omrežnimi napravami.

V AGV lahko vsak integriran servo motor pesta deluje kot posamezno vozlišče CANopen.

Krmilniku vozila ni treba upravljati vsakega motorja prek ločenega fizičnega nadzornega vmesnika. Namesto tega lahko komunicira z več servo vozlišči prek istega omrežja, ki temelji na CAN.

Ta porazdeljena arhitektura je zelo primerna za mobilne robote, kjer je treba stalno usklajevati več koles.

Kako CANopen krmili vgrajen brezkrtačni servo motor pesta

Osnovni proces krmiljenja gibanja lahko razdelimo na več stopenj.

1. Krmilnik AGV ustvari ukaz za gibanje

Programska oprema za navigacijo ali nadzor gibanja AGV izračuna potrebno gibanje vozila.

Za AGV z diferencialnim pogonom to lahko vključuje določanje:

• Hitrost levega kolesa

• Hitrost desnega kolesa

• Smer kolesa

• Pospešek

• Pojemek

• Ciljni položaj

• Zahteve glede navora

Krmilnik vozila te zahteve nato pretvori v ukaze za posamezna motorna vozlišča.

2. CANopen prenese ukaz

Ukaz gibanja se prenaša prek omrežja CANopen.

Odvisno od krmilne arhitekture lahko krmilnik uporablja standardizirane mehanizme CANopen, kot so:

• Objekti procesnih podatkov (PDO)

• Storitveni podatkovni objekti (SDO)

• Upravljanje omrežja (NMT)

• Sporočila v sili

• Mehanizmi za zaščito srčnega utripa ali vozlišča

• Parametri slovarja objektov

Za krmiljenje cikličnega gibanja so PDO še posebej uporabni, ker omogočajo učinkovit prenos podatkov o procesu, ki se pogosto izmenjujejo.

3. Integrirani servo pogon obdela ukaz

Integrirani pogon prejme ukaz CANopen in ga pretvori v ustrezno dejanje za krmiljenje motorja.

Kodirnik zagotavlja povratne informacije servo krmilniku, tako da je mogoče neprekinjeno primerjati ukazano in dejansko gibanje.

4. Povratna informacija kodirnika zapre zanko gibanja

Servo krmiljenje je odvisno od povratne informacije.

Integrirani kodirnik lahko zagotovi informacije, kot so:

• Položaj rotorja

• Hitrost motorja

• Smer

• Napaka položaja

• Dejansko stanje gibanja

Pogon uporablja te informacije za uravnavanje motorja.

Na primer:

Ukazana hitrost: 1,00 m/s enakovredna hitrost kolesa

Dejanska hitrost: 0,98 m/s

Krmilnik lahko zazna razliko in ustrezno prilagodi moč motorja.

Ta zaprtozančna arhitektura omogoča, da AGV doseže bistveno bolj nadzorovano gibanje kot motorni sistem z odprto zanko.

Servo pogoni CANopen CiA 402 in AGV

Za aplikacije za servo in nadzor gibanja je CiA 402 pomemben profil naprave CANopen.

Določa standardizirane koncepte za naprave za krmiljenje gibanja, vključno s stanji delovanja in krmilnimi objekti.

Natančna izvedba je odvisna od pogona in aplikacije, vendar standardizirano vedenje naprave olajša komunikacijo krmilnika AGV z različnimi vozlišči gibanja.

Pogosti načini delovanja CiA 402

Servo pogon CANopen lahko podpira načine delovanja, kot so:

Za mobilne AGV je krmiljenje, usmerjeno v hitrost, še posebej pomembno, ker se hitrosti koles nenehno prilagajajo glede na izračune poti vozila.

Kako CANopen sinhronizira več koles AGV

Velika prednost mreženja CANopen je zmožnost koordinacije več motornih vozlišč.

Razmislite o štirikolesnem AGV. Vsak motor ima lahko svoj ID vozlišča CANopen. Krmilnik AGV lahko izračuna zahtevano hitrost za vsako kolo in te ukaze razdeli po omrežju CANopen.

To je bistveno za:

• Vožnja po ravni črti

• Obračanje

• Pospešek

• Pojemek

• Ukrivljene trajektorije

• Diferencialno krmiljenje

• Usklajeno gibanje kolesa

CANopen PDO za podatke o gibanju v realnem času

Procesni podatkovni objekti (PDO) so osrednjega pomena za učinkovito ciklično komunikacijo v gibalnih sistemih CANopen.

Namesto večkratnega pošiljanja informacij o konfiguraciji lahko PDO prenašajo pogosto spreminjajoče se podatke o procesu.

CANopen SDO za upravljanje konfiguracije in parametrov

Medtem ko so PDO zelo primerni za ciklične procesne podatke, se Service Data Objects (SDO) običajno uporabljajo za konfiguracijo in dostop do parametrov.

Proizvajalec AGV lahko uporabi komunikacijo SDO za konfiguracijo:

• Parametri motorja

• Nastavitve kodirnika

• Meje pospeška

• Meje pojemka

• Omejitve hitrosti

• Trenutne omejitve

• Pragovi napak

• Načini delovanja

• Preslikave ZOP

• Konfiguracija vozlišča

Ta ločitev med konfiguracijo in podatki o cikličnem gibanju pomaga vzdrževati organizirano komunikacijsko arhitekturo.

Kako CANopen izboljša porazdeljeni nadzor AGV

Ena najmočnejših značilnosti integrirane servo arhitekture vozlišča je porazdeljena inteligenca.

Namesto da bi vso pogonsko elektroniko postavili v osrednjo omarico, lahko posamezna kolesa opravljajo lastne naloge nadzora gibanja na nizki ravni.

Krmilnik AGV se lahko zato osredotoči na funkcije višje ravni, kot so:

• Navigacija

• Lokalizacija

• Načrtovanje poti

• Izogibanje oviram

• Kinematika vozila

• Koordinacija flote

Medtem pa vsak integrirani servo modul upravlja lokalne funkcije za krmiljenje motorja.

Centralizirani proti porazdeljenemu nadzoru

Ta arhitektura lahko pomaga poenostaviti mehansko in električno zasnovo kompaktnih AGV.

Komunikacija CANopen in natančnost gibanja AGV

Natančnost gibanja ne izhaja samo iz CANopen.

Končna zmogljivost gibanja je odvisna od celotne krmilne verige:

Ločljivost kodirnika + servo krmiljenje + mehanski menjalnik + premer kolesa + kontrolni algoritem + komunikacijski čas + mehanika vozila

CANopen zagotavlja komunikacijsko ogrodje, medtem ko integrirani servo pogon izvaja lokalno zaprtozančno krmiljenje motorja.

Na primer, če je obseg kolesa CC, vrtilna hitrost kolesa nn določa teoretično linearno hitrost:

v=C×n60v = rac{C krat n}{60}

kjer:

• vv = linearna hitrost

• CC = obseg kolesa

• nn = hitrost vrtenja v obratih na minuto

Za kolo s premerom DD:

C=πDC = pi D

Zato:

v=πDn60v = rac{pi D n}{60}

Pri dejanskem AGV je treba upoštevati tudi zdrs koles, deformacijo pnevmatike, stanje tal, značilnosti menjalnika in mehanske tolerance.

Sporočila v sili CANopen izboljšajo obravnavo napak

AGV delujejo v okoljih, kjer lahko nepričakovane okvare motorja vplivajo na varnost in produktivnost vozila.

CANopen ponuja mehanizme za sporočanje napak naprave, vključno s sporočili v sili (EMCY)..

Krmilnik motorja lahko poroča o pogojih, povezanih z:

• Nadtok

• Prenapetost

• Podnapetost

• Previsoka temperatura

• Napake kodirnika

• Komunikacijske napake

• Napake pogona

• Nenormalnosti motoričnega nadzora

Natančen zaščitni odziv mora določiti splošna varnostna arhitektura AGV, namesto da bi se zanašal samo na komunikacijo CANopen.

Spremljanje srčnega utripa za porazdeljena motorična vozlišča

V večkolesnem AGV mora krmilnik vedeti, ali posamezna motorna vozlišča še naprej delujejo.

CANopen Spremljanje srčnega utripa se lahko uporablja za nadzor razpoložljivosti vozlišča.

Če vozlišče preneha komunicirati, lahko krmilnik zazna težavo z omrežjem ali napravo in sproži ustrezen odziv sistema.

To je še posebej uporabno za AGV z več porazdeljenimi motornimi moduli.

Zakaj so integrirani servo motorji pesta primerni za AGV

Mehanska struktura motorja v pestu lahko dodatno poenostavi integracijo vozila.

Ker je motor nameščen neposredno okrog ali znotraj kolesnega sklopa, lahko pogonski sklop potencialno odpravi nekatere običajne komponente mehanskega prenosa.

Natančna mehanska ureditev se razlikuje glede na izdelek, vendar lahko integrirani koncept zmanjša število zunanjih komponent.

Potencialne prednosti oblikovanja vključujejo:

• Kompaktna embalaža

• Zmanjšane komponente prenosa

• Manjša zapletenost ožičenja

• Poenostavljena namestitev

• Modularna zamenjava koles

• Porazdeljeni nadzor

• Enostavnejša širitev sistema

Premisleki o načrtovanju omrežja CANopen za AGV

Zanesljiv sistem gibanja CANopen zahteva več kot le izbiro združljivega motorja.

Pomembni inženirski vidiki vključujejo:

1. Načrtovanje ID vozlišča

Vsak motor mora imeti edinstveno omrežno identiteto.

Štirikolesni AGV lahko na primer rezervira:

• Vozlišče 1 — levo spredaj

• Vozlišče 2 — desno spredaj

• Vozlišče 3 — levo-zadaj

• Vozlišče 4 — desno-zadaj

Dosledna strategija naslavljanja vozlišč poenostavlja zagon in vzdrževanje.

2. Avtobusna postaja

Omrežja CAN zahtevajo ustrezno zaključevanje glede na izvedbo fizičnega sloja.

Slaba prekinitev lahko povzroči:

• Razmišljanja

• Komunikacijske napake

• Zmanjšana zanesljivost

• Občasne napake

3. Postavitev kabla

Pri načrtovanju sistema je treba upoštevati dolžino kabla, topologijo, elektromagnetne motnje, ozemljitev in oklop.

Napajalni kabli motorja morajo biti tudi ustrezno napeljani glede na komunikacijske kable.

4. Komunikacijska obremenitev

Omrežje CANopen mora biti konfigurirano tako, da ciklični promet ostane znotraj praktičnih omejitev obremenitve vodila.

Večje število motorjev in krajši krmilni cikli povečajo omrežni promet.

CANopen je ena možnost med več industrijskimi komunikacijskimi pristopi.

Ustrezen protokol je odvisen od zahtevane hitrosti posodabljanja, sinhronizacije, obsega omrežja, arhitekture krmilnika in kompleksnosti sistema.

Za kompaktne AGV lahko CANopen zagotovi uporabno ravnotežje med porazdeljenim nadzorom, standardiziranimi profili naprav, preprostostjo ožičenja in funkcionalnostjo industrijske komunikacije.

Ključne prednosti integriranih brezkrtačnih servo motorjev CANopen

Če je pravilno zasnovana, lahko ta kombinacija zagotovi več prednosti na ravni sistema.

Kompaktna integracija

Motor, pogon, povratno napravo in komunikacijski vmesnik je mogoče združiti v modul na ravni kolesa.

Zmanjšano ožičenje

Omrežna povezava lahko nadomesti več posameznih krmilnih povezav med centralnim krmilnikom in porazdeljenimi pogoni.

Krmiljenje z zaprto zanko

Povratna informacija kodirnika omogoča servo pogonu, da regulira dejansko gibanje motorja.

Večmotorična koordinacija

Več vozlišč koles lahko izmenjuje podatke o gibanju prek istega omrežja CANopen.

Standardizirana komunikacija

CANopen in CiA 402 zagotavljata standardizirane koncepte za nadzor naprav in profile gibanja.

Modularna zasnova vozila

Vozlišča motorja so lahko oblikovana kot modularne komponente, kar poenostavlja razvoj različnih platform AGV.

Diagnostika napak

Informacije o stanju, sporočila v sili in spremljanje vozlišča zagotavljajo mehanizme za odkrivanje težav s komunikacijo in pogonom.

Kontrolni seznam načrtovanja za CANopen AGV Hub Servo sisteme

Pred uvedbo integriranega brezkrtačnega servo sistema pesta morajo inženirji oceniti:

Zaključek

CANopen komunikacija omogoča integrirani brezkrtačni servo motorji v pestu , ki delujejo kot inteligentni, omrežni kolesni moduli znotraj AGV. Namesto da bi motor obravnaval kot izoliran aktuator, lahko sistem združi lokalno servo krmiljenje, povratne informacije kodirnika, porazdeljeno komunikacijo, diagnostiko in koordinacijo gibanja na ravni vozila v enotno arhitekturo.

Prek mehanizmov, kot so PDO, SDO, NMT, spremljanje srčnega utripa, sporočila v sili in profili naprav CiA 402 , lahko krmilnik AGV komunicira z več servo vozlišči, medtem ko vsak motor izvaja lastno nizkonivojsko zaprto zanko.

Za aplikacije, kot so skladiščni AGV, avtonomni mobilni roboti, inteligentna logistična vozila, avtomatizirani vozički in platforme za ravnanje z materialom , lahko kombinacija integriranega brezkrtačnega servo motorja pesta in CANopen zagotovi kompaktno in modularno podlago za porazdeljeno krmiljenje gibanja.

Najučinkovitejša izvedba je odvisna od celotne zasnove sistema – vključno z navorom motorja, ločljivostjo kodirnika, premerom kolesa, časovno razporeditvijo cikla CANopen, obremenitvijo vodila, mehansko konfiguracijo, toplotno zmogljivostjo, zahtevami za zaviranje in funkcionalno varnostno arhitekturo . Ko so ti elementi zasnovani skupaj, lahko integrirana servo kolesa na osnovi CANopen zagotovijo razširljiv pristop k natančnemu in usklajenemu gibanju AGV.

pogosta vprašanja:

Pogosta vprašanja 1: Kaj je komunikacija CANopen v integriranih brezkrtačnih servo motorjih pesta?

CANopen je komunikacijski protokol, ki temelji na tehnologiji vodila CAN, ki integriranim brezkrtačnim servo motorjem pesta omogoča izmenjavo ukazov gibanja, povratnih podatkov in diagnostičnih informacij s krmilnikom AGV. Podpira standardizirano komunikacijo za porazdeljene sisteme za nadzor gibanja.

Pogosta vprašanja 2: Kako CANopen krmili servo motorje pesta AGV?

CANopen omogoča, da krmilnik AGV prenaša ukaze ciljne hitrosti, položaja ali navora posameznim servo motorjem. Integrirani servo pogon obdeluje te ukaze in uporablja povratne informacije kodirnika za uravnavanje gibanja motorja in doseganje nadzora gibanja v zaprti zanki.

Pogosta vprašanja 3: Kakšna je vloga CiA 402 v servo motorjih CANopen?

CiA 402 določa standardizirane profile naprav za naprave za nadzor gibanja CANopen. Določa načine delovanja, krmilne besede, statusne besede in prehode med stanjem pogona, kar krmilnikom AGV pomaga pri komunikaciji z združljivimi servo pogoni.

Pogosta vprašanja 4: Ali lahko CANopen sinhronizira več servo motorjev pesta v AGV?

ja CANopen podpira usklajeno komunikacijo med več motornimi vozlišči. Z ustreznimi sinhronizacijskimi mehanizmi, kot so sporočila SYNC in konfigurirana ciklična komunikacija, lahko krmilnik AGV koordinira hitrosti koles in ukaze gibanja za vozila z diferencialnim pogonom in večkolesna vozila.

Pogosta vprašanja 5: Kaj so PDO in SDO v nadzoru gibanja CANopen?

Procesni podatkovni objekti (PDO) prenašajo časovno občutljive podatke o gibanju in povratne informacije, vključno s ciljno hitrostjo in dejanskim položajem. Storitveni podatkovni objekti (SDO) se uporabljajo predvsem za konfiguriranje parametrov pogona, dostop do slovarja objektov in nastavitev komunikacijskih parametrov.

Pogosta vprašanja 6: Kateri načini delovanja so na voljo za integrirane servo motorje CANopen?

Odvisno od izvedbe pogona CiA 402 lahko podprti načini vključujejo način položaja profila, način hitrosti profila, način cikličnega sinhronega položaja, način ciklične sinhrone hitrosti in način cikličnega sinhronega navora. Nadzor hitrosti se običajno uporablja za aplikacije kolesnega pogona AGV.

Pogosta vprašanja 7: Kako povratne informacije kodirnika izboljšajo natančnost gibanja AGV?

Vgrajeni kodirnik meri položaj in hitrost motorja ter posreduje povratne informacije servo krmilniku. Krmilnik primerja dejansko gibanje z ukazanimi vrednostmi in prilagodi moč motorja, da zmanjša napake, izboljša regulacijo hitrosti koles in zmogljivost pozicioniranja.

Pogosta vprašanja 8: Kako CANopen izboljša spremljanje napak v AGV?

CANopen ponuja diagnostične mehanizme, kot so sporočila v sili in spremljanje srčnega utripa. Te funkcije omogočajo krmilniku AGV, da zazna sporočene napake pogona ali komunikacijske napake in sproži ustrezen odziv na ravni vozila.

Pogosta vprašanja 9: Kakšne so prednosti integriranih brezkrtačnih servo motorjev v pestu za AGV?

Vgrajeni brezkrtačni servo motorji pesta združujejo motor, servo pogon, kodirnik in pesto kolesa v kompakten sklop. To lahko zmanjša ožičenje, poenostavi namestitev, prihrani prostor, podpira krmiljenje koles z zaprto zanko in olajša modularno zasnovo pogona AGV.

Pogosta vprašanja 10: Kaj morajo inženirji upoštevati pri izbiri servo motorja pesta CANopen za AGV?

Inženirji bi morali oceniti nazivni in najvišji navor, hitrost kolesa, ločljivost kodirnika, napajalno napetost, združljivost CANopen in CiA 402, čas komunikacijskega cikla, obremenitev vodila, stopnjo zaščite, toplotno zmogljivost, zahteve za zaviranje in varnostno arhitekturo vozila.