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

Für viele Aufgaben bewegen sich mehrachsige Linearsysteme – kartesische Roboter, XY-Tische und Portalsysteme – in geraden Linien, um schnelle Punkt-zu-Punkt-Bewegungen zu erreichen. Bei einigen Anwendungen, beispielsweise beim Dosieren und Schneiden, muss das System jedoch einer kreisförmigen Bahn oder einer komplexen Form folgen, die nicht durch einfache Linien und Bögen erzeugt werden kann. Glücklicherweise verfügen moderne Steuerungen über die Rechenleistung und Rechengeschwindigkeit, um komplexe Bewegungstrajektorien für Mehrachssysteme mit zwei, drei oder sogar mehr Bewegungsachsen zu ermitteln und auszuführen.

Punkt-zu-Punkt-Bewegung

Die Grundvoraussetzung der Punkt-zu-Punkt-Bewegung besteht darin, einen bestimmten Punkt unabhängig vom eingeschlagenen Weg zu erreichen. In ihrer einfachsten Form bewegt die Punkt-zu-Punkt-Bewegung jede Achse unabhängig voneinander, um die Zielposition zu erreichen. Um sich beispielsweise von Punkt (0,0) zu Punkt (200, 500) in Millimetern zu bewegen, bewegt sich die X-Achse um 200 mm, und sobald sie ihre Position erreicht hat, bewegt sich die Y-Achse um 500 mm. Das unabhängige Bewegen in zwei Segmenten ist normalerweise 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 der Punkt-zu-Punkt-Bewegung 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, sodass der Bewegungspfad aus zwei verbundenen Linien bestehen würde.

Gemischte Bewegung

Eine Variation der Punkt-zu-Punkt-Bewegung für mehrachsige Linearsysteme ist die gemischte Bewegung. Um eine gemischte Bewegung zu erstellen, überlappt oder verschmilzt der Controller die Bewegungsprofile zweier Achsen. Wenn eine Achse ihre Bewegung beendet, beginnt die andere Achse mit ihrer Bewegung, ohne darauf zu warten, dass die vorherige Achse vollständig zum Stillstand kommt. Ein vom Benutzer festgelegter „Mischfaktor“ definiert den Ort, die Zeit oder den Geschwindigkeitswert, bei dem die zweite Achse mit der Bewegung beginnen soll.

Eine gemischte Bewegung erzeugt einen Radius statt einer scharfen Ecke, wenn die Bewegung die Richtung ändert. Anwendungen wie Dosieren und Schneiden erfordern möglicherweise eine Mischbewegung, wenn das zu verfolgende Teil oder Objekt abgerundete Ecken hat. Und selbst wenn an der Ecke einer Bewegung kein Radius (Kurve) erforderlich ist, bietet die kombinierte Bewegung den Vorteil, dass die Achsen in Bewegung bleiben und die Verzögerungs- und Beschleunigungszeit vermieden wird, die zum Stoppen und Neustarten erforderlich ist, wenn die Bewegung abrupt die Richtung ändert.

Lineare Interpolation

Eine häufigere Bewegungsart für Mehrachsensysteme ist die lineare Interpolation, die die Bewegung zwischen den Achsen koordiniert. Bei der linearen Interpolation ermittelt die Steuerung für jede Achse das passende Bewegungsprofil, sodass alle Achsen gleichzeitig die Zielposition erreichen. Das Ergebnis ist eine gerade Linie – der kürzeste Weg – zwischen dem Start- und dem Endpunkt. Die lineare Interpolation kann für 2- und 3-Achsen-Systeme verwendet werden.

Kreisinterpolation

Für kreisförmige Bewegungspfade oder Bewegungen entlang eines Bogens können mehrachsige lineare Systeme die Kreisinterpolation verwenden. Dieser Bewegungstyp funktioniert ähnlich wie die lineare Interpolation, erfordert jedoch die Kenntnis der Parameter des zu verfolgenden Kreises oder Bogens, wie Mittelpunkt, Radius und Richtung, oder Mittelpunkt, Startwinkel, Richtung usw Endwinkel. Die Kreisinterpolation erfolgt in zwei Achsen (normalerweise X und Y), wenn jedoch eine Z-Achsenbewegung hinzugefügt wird, entsteht eine Spiralinterpolation.

Konturierte Bewegung

Konturierung wird verwendet, wenn ein Mehrachsensystem einem bestimmten Pfad folgen soll, um den Endpunkt zu erreichen, die Flugbahn jedoch zu komplex ist, um sie mithilfe einer Reihe von geraden Linien und/oder Bögen zu definieren. Um eine konturierte Bewegung zu erreichen, wird während der Steuerungsprogrammierung eine Reihe von Punkten zusammen mit der Zeit für die Bewegung bereitgestellt, und der Bewegungscontroller verwendet lineare und kreisförmige Interpolation, um einen kontinuierlichen Pfad zu bilden, der durch die Punkte verläuft.

Eine Variation der konturierten Bewegung, die als PVT-Bewegung (Position, Geschwindigkeit und Zeit) bezeichnet wird, vermeidet abrupte Geschwindigkeitsänderungen und glättet die Trajektorien zwischen Punkten, indem an jedem Punkt die Zielgeschwindigkeit (zusätzlich zu Position und Zeit) angegeben wird.