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1、外轴参数调整一、 ABB机器人对外轴的控制参数的调整的基本步骤l 完成外轴的硬件安装,如电机的安装,SMB盒的安装等；l 向机器人控制器内加载外轴的临时参数文件；l 对加载的临时参数进行修改和配置,保证机器人此时能够控制电机的转动；l 如果客户需要对电机有额外的设置,如抱匝、使能和里控制等,需要额外的配置和设置；l 等所有的参数设置都完成后开始电机参数的调整.二、 配置外轴参数2.1 加载参数2.1.1 在示教器上点击Control Panel进入Configuration选项,选择File ,Load parameters加载通用的参数文件：2.1.2 选择：Load parameters
2、if no duplicates然后选择如下路径加载参数：MediapoolRobotWare_5.#.#utilityAdditionalAxisDM1General,然后选择相应的文件加载；2.1.3 重启系统.2.2 配置参数2.2.1 在Motion中选择Mechanical Unit并且定义如下参数l Namel StandbyState: Yes/Nol Activate at Start Upl Deactivation Forbiddenl Use Single 12.2.2 在Motion中选择Single定义Single；l Namel Single2.2.3 在Motio
3、n中选择Single Type定义外轴的种类；有以下几种选项可以选择：TRACK;FREE_ROT;EXT_POS;TOOL_ROT;2.2.4 在Motion中选择Joints,为外轴指定外轴的序号；如：第10个轴对应与robtarget中的eax_d2.2.5 在Motion中选择Arm,定义外轴的运动范围；l Upper Joint Bound;l Lower Joint Bound;2.2.6 在Motion中选择Accelerarion Data,定义外轴加速和减速运动参数；l Nominal Acceleration；l Nominal Deceleation；2.2.7 在Mot
4、ion中选择Transmission,定义外轴与传动比相关的参数；这些参数与减速机相关l Transmission Gear Ratio；l Rotating Movel Transmission High Gearl Transmission Low Gear2.2.8 在Motion中选择Motor Type,定义下面的参数；这些参数有电机供应厂商提供l Pole parisl Ke Phase to phase l Max current l Phase resistanceohml Phase inductanceH2.2.9 在Motion中选择Motor Calibration,定
5、义下面的参数；l Calibration offset ；通过Fine calibration 获得；l mutator offset：电机供应商提供；2.2.10 在Motion中选择Stress Duty Cycle,定义最大扭矩和最快转速；l Torque Absolute Max;l Speed Absolute Max;Note： 如果Torque Absolute Max太大会造成配置错误,因此通常定义如下：Torque Absolute Max 1.732 Ke Phase to PhaseMax Current;通过计算出的值适当的减小510；2.2.11 重启系统；三、 参数
6、调整3.1. 检测电机的连接正确性这段主要讲述应用ABB标准的程序mutation来验证电机参数是否配置合理,主要验证以下几项功能：l 寻找同步永磁电机的mutation的值；l 检查电机的相序是否正确；l 检查电机的电机对是否设置正确；l 检查Resolver的连接是否良好.3.1.1 在Motion中选择Drive system,将Current_vector_on设置为TRUE,然后重新启动系统,并且运行程序mutation；DebugCall Service Routine mutation.3.1.2 检查电机的相序连接是否正确；通过示校器控制电机的相正方向旋转,从安装杆看相电机,如
7、果旋转方想为顺时针方向,则电机的相序连接正确,如下图所示：如果电机旋转方向不正确,则可以通过改变接线方式来纠正：如将RST改为SRT,RTS,TSR等.3.1.3 检测电机的电极对,单步执行mutaion程序,则每执行一步电机会旋转1/16圈.3.1.4 检测Resolver的连接,单步执行mutation程序,如果Resolver连接正确,电机转动的角度会增加.3.2. 调整mutaion的值需要准备一个24V的直流电源和继电器.ABB的标准电机的mutation offset值都为1.5708.l 禁止电机Deactivate the motor;l 关闭Controller；l 将电机的
8、电源线拔开；l 将电机和齿轮箱分离主要是为了防止电机受齿轮箱摩擦力的干扰；l 在电机的松匝信号两端接上开关信号,保证随时可以使电机松匝；l 先将电机松匝,将另一组24V的电源的正极接到S级V级,将0V接到T级W级.注意：不要直接将电源的正负级接到线圈上去,需要24V和0V之间串连一个继电器的线圈,以保证不烧毁电源.接上电源后,断开电源,此时电机已经回到正确的mutation 位置,如果在接上电源,电机应该不会再转动.l 将电机的松匝信号解开,电机抱匝；l 将电机再次连接到机器人控制器上,重新启动系统,不要转动任何机械部件；l 打开Test Signal Viewer,Mechanical un
9、it 选择Resolver_angle,观看Resolver_angle的值,将正确的值输入mutation offset中.3.3. 按照下图设置Test signal Viewer设置：speed 和 torque_ref注意：具体的Test signal Viewer操作参看手册ABBTest Signal Viewer 1.3.pdf；3.4. 初步调整Kv,Kp,Ti；3.4.1 调整Kv方法一l 将Lag control master 0 中的参数 FFW Mode 设置为No；l 将Kp设置为5记录Kp的初始值；将Ti设置为10记录Ti的初始值,重启系统让新的参数生效；l 按照下
10、列程序逐步增加Kv的值,增幅为10,观看Test signal viewer中的Torque_ref信号,当电机出现不稳定,即电机有明显的振动和声音,停止运行程序.MODULE Kv_tunePROC mainVAR num i;VAR num per_Kv;VAR num Kv;TuneReset;FOR i FROM 0 TO 40 DOper_Kv:=100+10*i;Kv:=1*per_Kv/100;TPErase;TPWrite per_Kv = Num:=per_Kv;TPWrite Kv = Num:=Kv;TuneServo STN1,1,100Type:=TUNE_KP;Tu
11、neServo STN1,1,100Type:=TUNE_TI;TuneServo STN1,1,per_KvType:=TUNE_KV;MoveJ p1,v1000,z50,tool0;MoveJ p2,v500,z50,tool0;MoveJ p1,v1000,z50,tool0;WaitTime 1;ENDFORENDPROCENDMODULE通过Test signal Viewer可以十分清楚的看见电机的不稳定的状况：l 记录此时的Kv的值,将Kv/2的值输入到系统参数中,重新启动系统.调整Kv方法二：采用ABB提供的标准的外轴调整软件,tune master进行参数调整,如下图所示,
12、当电机的速度出现明显的抖动,然后将此Kv值除以2Kv值越大变位机的速度响应越快,但是过快容易造成电机的不稳定和抖动,通常Kv=0.61.5之间.3.4.2 调整Kp方法一l 保持刚调整玩的Kv值不变,将Kp值改回到原来的初始值,依然保证Ti为10；l 按10的比例逐步增加Kp的值,观察Test signal viewer中的Torque_ref信号,直到见到Test signal viewer中的Overshot现象为止；MODULE kp_tunePROC mainVAR num i;VAR num per_Kp;VAR num Kp;TuneReset;FOR i FROM 0 TO 20
13、 DOper_Kp:=100+10*i;Kp:=5*per_Kp/100;TPErase;TPWrite per_Kp = Num:=per_Kp;TPWrite Kp = Num:=Kp;TuneServo STN1,1,100Type:=TUNE_KV;TuneServo STN1,1,100Type:=TUNE_TI;TuneServo STN1,1,per_KpType:=TUNE_KP;MoveJ p1,v1000,z50,tool0;MoveJ p2,v500,z50,tool0;MoveJ p1,v1000,z50,tool0;WaitTime 1;ENDFORENDPROCEN
14、DMODULEl 将Kp减1,即KpKp1,将所得的值输入到系统中,重启系统；调整Kp方法二采用ABB提供的标准的外轴调整软件,tune master进行参数调整,如下图所示：保证绿线尽量的接近红线,但是不要出现过冲现象,如果没有出现明显的过冲现象,则参看力矩曲线蓝线所示,如果蓝线出现明显的振荡曲线,则表示此时参数已经合适.上诉两种方法区别：第一种方法采用精度高,调试效率低；第二种方法,精度低,调试效率高.通常情况下Kp值越大,电机的定位精度越高,但是过大时容易造成电机的振动,对电机损伤大,对于大负载的变位机,通常Kp为20左右,对于小负载的变位机,Kp通常为35左右,具体调整大小视情况而定.
15、3.4.3 调整Ti方法一l 保持刚调整完毕的Kv和Kp值不变,将Ti设置为1；l 将Ti的值按10的步长递减,观察Test signal viewer的Torqueref,直到见到overshot为止.MODULE ti_tunePROC mainVAR num i;VAR num per_Ti;VAR num Ti;TuneReset;FOR i FROM 0 TO 10 DOper_Ti:=100-10*i;Ti:=1*per_Ti/100;TPErase;TPWrite per_Ti = Num:=per_Ti;TPWrite Ti = Num:=Ti;TuneServo STN1,1
16、,200Type:=TUNE_KV;TuneServo STN1,1,250Type:=TUNE_KP;TuneServo STN1,1,per_TiType:=TUNE_TI;MoveJ p1,v1000,z50,tool0;MoveJ p2,v500,z50,tool0;MoveJ p1,v1000,z50,tool0;WaitTime 1;ENDFORENDPROCENDMODULEl 记录此时的Ti值,将Ti值增加510,即TiTi15,将此值输入到系统中,重新启动系统；调整Ti方法二：Ti值通常为越小变位机速度响应越快,但是越小越容易造成电机抖动,Ti通常为0.1.3.5. 设置In
17、ertiaSpecifying the inertial当变位机上的负载过大时或者偏心比较严重时,需要调整变位机的惯量,这样可以保证变位机的稳定性和精度,如下图所示,采用Tune master调整变位机的惯量：3.6. 调整BandwidthTuning Bandwidth3.7. Tuning of Resonance frequency3.8. 调整Acceleration和Decelerationl Acceleration 和 Deceleration 两个参数都是属于Motion中的Acceleration Datal 运用TSVTest Signal Viewer去监控正负Torq
18、ue_limit 和Torque_ref的值,然后以0.5的步长增加Acceleration的值,在TSV中观察Torque_ref是否向Torque_limit靠近,当值增加到一定程度后Torque_ref已经非常接近Torque_limit即如果再增加Acceleration的值就会导致Torque_ref和Torque_limit进行交叉,记录此时的Acceleration的值,然后将其减少10%,将此值作为标准的Acceleration的值.l 注意Deceleration和Acceleration的方法一样,不同之处在于Acceleration是让Torque_ref向positiv
19、e Torque_limit靠近,而Deceleration是让Torque_ref向negative Torque_limit靠近.如下图所示：正确的Acc参数：Acc的值太高：Acc的值太低：3.9. 最终调整Kp、Kv和Ti如果在装上夹具和工件后,发现变位机的参数并不完全合适,因此需要根据实际情况重新调整变位机的Kp,Kv和Ti参数,以保证变位机运动的稳定性,调试方法和上述相同.具体调试步骤见：Tune master帮助说明手册.附件1：ABB机器人对外轴电机的控制方式：ABB机器人控制柜分为高压控制柜和低压控制柜：低压控制柜主要控制：IRB140,IRB1410,IRB1600,IRB
20、2400,IRB4400等小型号的机器人；高压控制柜主要控制：IRB4600,IRB6640,IRB7600,IRB6620等大型号的机器人；高压控制柜和低压控制柜的主要区别在于：低压控制柜外轴驱动器输出的电压等级为198430V之间,额定输出为234V；高压控制柜外轴驱动的电压等级为：377790V之间,额定输出为400V.因此对于ABB的标准变位机,如MTC,IRBP R, IRBP K等变位机他们采用的电机都是200V电压等级的,因此他们只能适合于低压控制柜.如果大型机器人想要控制变位机必须进行额外配置一个低压控制柜,通常采用4400的控制柜作为低压控制柜.对于我们设计的LCP 500K
21、这种型号的变位机,采用的电机是高压低压兼容的电机,他的额定电压为400V,因此这种电机既适用于高压控制柜,也适用于低压控制柜.注意哪种型号的电机能够与ABB电机进行同步：1电压等级为400V AC的交流伺服永磁电机；2必须是星型连接方式Y,Star connection；3电机的反馈必须是Resolver形势的,下面几种型号是经过ABB认可的可以与ABB兼容的resolver型号：通常我们选择Tamagawa的Resolver附件2:ABB SMB板的描述：上图所示为ABB标准SMB版,它主要起监控外轴电机转角的作用,一个SMB版可以同时监控7个外轴的转动角度.节点E：SMB上的标号为X1,为
22、9针D-SUB 9 pin的接头,用于SMB和IRC5 Controller的Axis puterA42-X5 进行轴数据通讯.B：SMB上的标号为X2,为25针的接头D-sub 25 pin,用于和外部轴通讯,其节点为14号,控制外轴的14轴.D：SMB上的标号为X3,是电池的接头.A：SMB上的标号为X4,为15孔的接头 ,用于和外部轴通讯,其节点为1和7,控制外轴的1轴和7轴.C：SMB上的标号为X5,为25孔接头,用于和外部轴通讯,其节点为36,用于控制外部轴的36轴.注：从上述的文字中可以看出A、B和C的信号节点有重叠部分,其中A和B轴为1轴重叠,B和C为3、4轴重叠.由于1个SMB可以控制7个外轴的轴信号,A主要用来控制第1轴和第7轴,B可以控制14轴,C可以控制36轴.因此当A引进接上1轴的信号线,则B不能接1轴的信号线,同时当B轴接了3和4轴的控制线,则C不能再接3和4轴的信号线,如果重复接线会造成接线的混乱,而引起系统错误.对于机器人系统通常采用B控制13轴,C控制控制46轴,对于4轴机器人除外.对于K/R型变位机通常采用B控制来控制外轴,其中1控制Interchange,2控制Station1,3控制station2.对于L型变位机和MTC也采用B来控制,其中1为Station1,其它的依次扩展.
