11. fejezet - A második prototípus

Tartalom
11.1. Seiko robot
11.2. Konstrukciós különbségek
11.2.1. Gépház
11.2.2. Teljesítmény elektronika
11.2.3. Tanító pult
11.2.4. Az új PCI kártya
11.2.5. Az új IO, AD és DA modulok
11.2.6. DC végfok

11.1. Seiko robot

A Seiko D-TRAN TT 4000SC (11-1. ábra) szintén scara típusú robot, de az Adept-tel ellentétben TRRR elrendezésű. A motorok mérete többszöröse az Adeptnek és a névleges feszültségük is 100 volt. A robot mérete, súlya szintén nagyban eltér, a sebessége viszont lassabb.

A Seiko robot
11.1. ábra - A Seiko robot


11.2. Konstrukciós különbségek

11.2.1. Gépház

Az első prototípusnál sok probléma volt a gépház elrendezésével, fizikai méretével, alkatrészsűrűség, melegedés, és elsősorban szerelhetőség miatt. A Seiko méretéből adódóan nagyobb teljesítményelektronikai alkatrészekre, többféle tápra, több modulra van szükség. Az új rendszert egy rack szekrénybe (11-2. ábra) építettem. A legfelső szinten helyezkedik el a PC, a PCI kártya, és a gép specifikus jeleket elosztó eletronika, egy rack dobozban. Az alatta lévő fiók a DC végfokok, IO, AD és DA modulok helye. A legalsó fiókban pedig a trafók, pufferek, biztosítékok, kismegszakítók, fék ellenállások, relék kerültek beépítésre. A robot csatlakozói közül mindegyik a neki megfelelő fiók hátsó lapján került beépítésre. Az összes kábel a szekrény hátuljában húzódik végig és a szekrény alján hagyott résen fut a robot felé. A felső fiókból csatlakoznak a PC (11-3. ábra) és a PCI kábelei (táp, LCD táp, VGA, USB, CAN, RS485, homing és végállás jelek), a második fiókból az enkóderek és a TCP jelei, a harmadik fiókból a motorok táp kábele, és az AC teljesítmény táp. A gépház ajtaja zárható plexi. Az oldala leszerelhető, a fiókok pedig kihúzhatóak. A rendszer gyakorlatilag szétszedés nélkül javítható, hangolható és fejleszthető.

A gépház
11.2. ábra - A gépház


A PC
11.3. ábra - A PC


11.2.2. Teljesítmény elektronika

A teljesítmény elektronika változott a legnagyobb mértékben az első verzióhoz képest. Az AC teljesítmény táp átmegy egy fojtó tekercsen, majd továbbhalad biztosítékokon keresztül a trafók felé. A rendszerben van 12 volt DC feszültség a végfokok digitális táp ellátására, 24 volt DC a periféria áramkörökhöz, IO, AD és DA modulokhoz, valamint 100 volt DC a motorok számára és 200 volt AC a fő reléhez, illetve ventillátorokhoz. A rendszer fő reléje egy alapértelmezett nyitott kontaktuson keresztül kapcsolja a DC buszt. A relé előtt 6800 uF puffer utána pedig 1000 uF puffer van. Alapértelmezett zárt kontaktusok pedig a relé előtti és relé utáni kondenzátorokra kapcsolják a nagy teljesítményű ellenállásokat, hogy kisüssék azokat. Egy diódákkal leosztott referencia feszültség pedig bekapcsol egy IGBT-n keresztül egy fék ellenállást, ha a DC busz feszültsége 110 volt felé emelkedik. A három legnagyobb motorhoz tartozik egy-egy kismegszakító is állítható leoldással. A kismegszakítók alapértelmezett zárt kontaktusain pedig sorba kötve áthalad az E-stop, így a túl nagy áramfelvétel (zárlat, ütközés) is okozhat leállást. A különböző feszültségszintek előállítása trafókkal, teljes grates hidakkal és puffer kondenzátorokkal történik. (11-4. ábra)

A teljesítmény elektronika
11.4. ábra - A teljesítmény elektronika


11.2.3. Tanító pult

A tanítópultot elsősorban méretében és súlyában szeretném csökkenteni. A második verzióba keret nélküli LCD kerül, valamint lecseréltem a Z irányú kapcsolót rugós változatra. A digitális jelek pedig RS485-ön fognak a PCI kártyához csatlakozni. Az EMC2-nek több kezelőfelülete is van, ezek közül a touchy érintő képernyőhöz íródott, így az LCD felületen megoldható a gép betanítása, programozása, tesztelése.

11.2.4. Az új PCI kártya

A PCI kártya 1.1-es verziója rengetek kiegészítést kapott az előző változathoz képest. A legfontosabb, hogy a második változat rendelkezik CAN-bus, és RS485 kommunikációval. A CAN szabványos ipari kommunikációs. CAN-en visszajelzést is kaphatunk a végfokoktól hibáról, pozícióról, hőmérsékletről stb. A kártya alapvetően STEP/DIR rendszerű, analóg és CAN-es végfokokat szolgál ki referenciával. A régi robotok esetében sokszor csak a vezérlő elektronika megy tönkre és a nagyobb költségű teljesítmény elektronika működőképes maradt, viszont csak analóg referenciát fogad. A PIC kártya ezt is ki tudja szolgálni, ebben az esetben a mozgásszabályozást az EMC2 végzi a kártyára bejött enkóder jelek alapján. Az RS485-re köthetőek az új IO modulok, AD és DA átalakítók. Ezekből összesen 64 darab fűzhető fel. Megmaradt az előző kártya pinenként konfigurálható 4x8 IO portja is, valamint a gép specifikus jelek 26 pólusú csatlakozója. Egy kiegészítő kártya segítségével, pedig elérhető lesz a jövőben CANopen, DeviceNet és ProfiBus protokol is. (11-5. ábra)

Az új PCI kártya funkciói
11.5. ábra - Az új PCI kártya funkciói


11.2.5. Az új IO, AD és DA modulok

Az előző verzió IO moduljai mellett fejlesztésre került az RS485-ön kommunikáló kimeneti, bemeneti, analóg-digitális és digitális-analóg konverter is. DIN sínes dobozban tervezve, ahogy a rendszer többi modulja is.

11.2.6. DC végfok

Az új DC végok is Géza munkája. Az eddigi SPI referencia helyett a végfok STEP/DIR jelet és CAN-bust fogad. A másik fontos változtatás, hogy a teljesítmény elektronika és a vezérlő elektronika külön nyomtatott áramkörön kap helyet a FET-ek kapcsolásakor történő zavarok, a processzor resetelése, a nagy áramfelvételek és a sönt ellenállások melegedése miatt. A rendszer lelke egy 8bit-es Atxmega16 mikrokontroller. A hangoló programon láthatjuk a referenciát, a pozíciót, a hibát és az áram jelet. Beállíthatjuk a monitorok tengelyeinek skálázását, a pozíció és áram szabályozás tagjainak súlyát, az enkóder osztását és a referencia jel tulajdonságait. (ld. 11-6. ábra és 11-7. ábra)

A DC végfok blokkvázlata, [2]
11.6. ábra - A DC végfok blokkvázlata, [2]


A hangoló program kezelőfelülete, [2]
11.7. ábra - A hangoló program kezelőfelülete, [2]