Punkt-zu-Punkt-Bewegung, gemischte Bewegung, konturierte Bewegung.

Für viele Aufgaben werden mehrachsige Linearsysteme – kartesische Roboter, XY-Tische und Portalsysteme – geradlinig bewegt, um schnelle Punkt-zu-Punkt-Bewegungen zu ermöglichen. Manche Anwendungen, wie z. B. Dosieren und Schneiden, erfordern jedoch, dass das System einer Kreisbahn oder einer komplexen Form folgt, die sich nicht durch einfache Linien und Bögen erzeugen lässt. Moderne Steuerungen verfügen jedoch über die erforderliche Rechenleistung und Rechengeschwindigkeit, um komplexe Bewegungsbahnen für mehrachsige Systeme mit zwei, drei oder sogar mehr Bewegungsachsen zu bestimmen und auszuführen.

Punkt-zu-Punkt-Bewegung

Die Grundidee der Punkt-zu-Punkt-Bewegung besteht darin, einen bestimmten Punkt unabhängig vom zurückgelegten Weg zu erreichen. In ihrer einfachsten Form bewegt die Punkt-zu-Punkt-Bewegung jede Achse unabhängig, um die Zielposition zu erreichen. Um beispielsweise von Punkt (0,0) zu Punkt (200, 500) zu gelangen, bewegt sich die X-Achse 200 mm, und sobald sie ihre Position erreicht hat, bewegt sich die Y-Achse 500 mm. Die Bewegung in zwei unabhängigen Segmenten ist in der Regel die langsamste Methode, um von einem Punkt zum anderen zu gelangen. Daher wird diese Form der Punkt-zu-Punkt-Bewegung selten verwendet.

Die andere Möglichkeit für Punkt-zu-Punkt-Bewegungen besteht darin, die Achsen gleichzeitig mit demselben Bewegungsprofil zu bewegen. Im obigen Beispiel – Bewegung von (0,0) nach (200, 500) – würde die X-Achse ihre Bewegung beenden, bevor die Y-Achse ihre Bewegung abgeschlossen hat. Der Bewegungspfad würde daher aus zwei verbundenen Linien bestehen.

Gemischte Bewegung

Eine Variante der Punkt-zu-Punkt-Bewegung für mehrachsige Linearsysteme ist die Blendenbewegung. Um eine Blendenbewegung zu erzeugen, überlagert bzw. blendet die Steuerung die Bewegungsprofile zweier Achsen. Sobald eine Achse ihre Bewegung beendet, beginnt die andere Achse ihre Bewegung, ohne den vollständigen Stillstand der vorherigen Achse abzuwarten. Ein benutzerdefinierter Blendenfaktor definiert Ort, Zeitpunkt oder Geschwindigkeit, bei dem die zweite Achse ihre Bewegung beginnen soll.

Bei Richtungswechseln erzeugt die verschmolzene Bewegung einen Radius statt einer scharfen Ecke. Anwendungen wie Dosieren und Schneiden können eine verschmolzene Bewegung erfordern, wenn das verfolgte Teil oder Objekt abgerundete Ecken hat. Und selbst wenn an der Ecke einer Bewegung kein Radius (Kurve) erforderlich ist, bietet die verschmolzene Bewegung den Vorteil, dass die Achsen in Bewegung bleiben und die zum Anhalten und Neustarten bei abrupten Richtungswechseln erforderliche Verzögerungs- und Beschleunigungszeit vermieden wird.

Lineare Interpolation

Eine gängigere Bewegungsart für Mehrachsensysteme ist die lineare Interpolation, die die Bewegung zwischen den Achsen koordiniert. Bei der linearen Interpolation bestimmt die Steuerung das passende Bewegungsprofil für jede Achse, sodass alle Achsen gleichzeitig die Zielposition erreichen. Das Ergebnis ist eine Gerade – der kürzeste Weg – zwischen Start- und Endpunkt. Lineare Interpolation kann für Zwei- und Dreiachsensysteme verwendet werden.

Kreisinterpolation

Für kreisförmige Bewegungspfade oder Bewegungen entlang eines Bogens können mehrachsige lineare Systeme die Zirkularinterpolation nutzen. Diese Bewegungsart funktioniert ähnlich wie die lineare Interpolation, erfordert jedoch die Kenntnis der Parameter des zu verfolgenden Kreises oder Bogens, wie Mittelpunkt, Radius und Richtung bzw. Mittelpunkt, Startwinkel, Richtung und Endwinkel. Die Zirkularinterpolation erfolgt in zwei Achsen (typischerweise X und Y). Kommt jedoch eine Z-Achsenbewegung hinzu, entsteht eine Spiralinterpolation.

Konturierte Bewegung

Konturierung wird eingesetzt, wenn ein Mehrachsensystem einem bestimmten Pfad folgen soll, um den Endpunkt zu erreichen. Die Bahnkurve ist jedoch zu komplex, um sie mit einer Reihe von Geraden und/oder Bögen zu definieren. Um eine Konturbewegung zu erreichen, werden bei der Steuerungsprogrammierung eine Reihe von Punkten und die Bewegungszeit vorgegeben. Die Bewegungssteuerung erstellt dann mittels linearer und kreisförmiger Interpolation einen kontinuierlichen Pfad, der durch die Punkte verläuft.

Eine Variante der Konturbewegung, die als PVT-Bewegung (Position, Geschwindigkeit und Zeit) bezeichnet wird, vermeidet abrupte Geschwindigkeitsänderungen und glättet die Flugbahnen zwischen Punkten, indem sie (zusätzlich zu Position und Zeit) an jedem Punkt die Zielgeschwindigkeit angibt.