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sistema de guia linear

Os perfis de movimento mais comuns para sistemas de movimento linear são o trapezoidal e o triangular. Em um perfil de movimento trapezoidal, o sistema acelera de zero até sua velocidade máxima, desloca-se nessa velocidade por um tempo (ou distância) específico e, em seguida, desacelera até zero. Por outro lado, o perfil de movimento triangular acelera de zero até a velocidade máxima e, imediatamente depois, desacelera de volta a zero, sem velocidade constante (ou seja, todo o tempo de movimento é gasto acelerando ou desacelerando).

Mas, na realidade, nenhum desses perfis de movimento é particularmente ideal para sistemas de movimentação — especialmente aqueles que exigem deslocamento suave, alta precisão de posicionamento ou estabilidade no final do movimento. Isso ocorre porque o processo de aceleração e desaceleração leva a um fenômeno conhecido como solavanco.

Assim como a aceleração é a taxa de variação (derivada) da velocidade, o jerk é a taxa de variação da aceleração. Em outras palavras, o jerk é a taxa na qual a aceleração aumenta ou diminui. O jerk geralmente é indesejável porque cria — como você já deve ter imaginado — movimentos abruptos e bruscos. Em aplicações industriais, como máquinas-ferramenta, robôs SCARA e sistemas de dosagem, uma mudança rápida na aceleração — ou seja, o jerk — faz com que o sistema vibre. Quanto maior o jerk, mais fortes as vibrações. E as vibrações diminuem a precisão do posicionamento e aumentam o tempo de estabilização.

A maneira de evitar solavancos é reduzir a taxa de aceleração ou desaceleração. Em sistemas de controle de movimento, isso é feito usando um perfil de movimento em forma de "S", em vez do perfil trapezoidal, que é mais propenso a solavancos. Em um perfil de movimento trapezoidal, a aceleração ocorre instantaneamente (pelo menos em teoria) e o solavanco é infinito. Para reduzir a quantidade de solavanco gerado durante o movimento, as transições no início e no fim da aceleração e da desaceleração são suavizadas, assumindo uma forma de "S". O perfil resultante é chamado de perfil de movimento em forma de "S".

Se traçarmos o perfil de aceleração para um movimento trapezoidal (veja acima), veremos que se trata de uma função degrau — ou seja, a aceleração vai de zero ao seu máximo instantaneamente, e a desaceleração vai do máximo a zero instantaneamente. Em um movimento em forma de S, o perfil de aceleração assume a forma trapezoidal, e a aceleração e a desaceleração ocorrem de maneira suave, em vez de instantâneas e abruptas.

O perfil em forma de S é baseado em um sistema de terceira ordem, o que torna as equações de movimento para aceleração, velocidade e distância (deslocamento) mais complexas do que as dos perfis de movimento trapezoidais.

A desvantagem de usar um perfil de movimento em forma de S em vez de um trapezoidal é que o tempo total do movimento é maior com um perfil em forma de S. Isso ocorre porque a aceleração (e desaceleração) gradual leva mais tempo do que a aceleração instantânea de um movimento trapezoidal. No entanto, a vantagem de tempo obtida com o uso de um perfil de movimento trapezoidal pode ser anulada por um tempo de estabilização maior, devido às vibrações induzidas por altos níveis de jerk. E como o jerk exerce uma tensão considerável nos componentes mecânicos, mesmo que um movimento trapezoidal seja usado como base, geralmente aplica-se algum grau de suavização às fases de aceleração e desaceleração, tornando o perfil do movimento mais em forma de S.


Data da publicação: 14 de março de 2022
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