در کنترل کننده PLCopen، سیستم مختصات نقطه مرجع برای تعریف شش درجه آزادی (DOF) است. مهندسان باید بدانند که چگونه سیستم های مختصات مختلف با هم تعامل دارند و کدام فریم ها برای درک مهم هستند.
درک تفاوت‌های بین سیستم‌های مختصات و نحوه تعامل آنها با یکدیگر، کلید دستیابی به کنترل حرکت موفق با استفاده از گروه‌ها است. در قسمت 4 PLCopen، استاندارد جهانی برای کنترل حرکت کنترل کننده قابل برنامه ریزی IEC{1}}، مفهوم حرکت هماهنگ چند محوره با استفاده از گروه ها معرفی شده است. گروه مجموعه ای از محورها است که بر اساس مکانیسم مشترکی با هم کار می کنند تا مسیر حرکت را به صورت سه بعدی ارائه دهند. به عنوان مثال می توان به سیستم های دروازه ای، ربات های بازوی مفصلی، ربات های مثلثی یا مکانیسم های اتصال اشاره کرد. چندین محور برای دستیابی به حرکت چند بعدی دستگاه با هم کار می کنند.
به عنوان بخشی از عملکرد جدید، مفهوم سیستم های مختصات در کنترل کننده ها به موضوع مهمی برای درک تبدیل شده است. سیستم مختصات نقطه مرجعی است که شش درجه آزادی (DOFs) را تعریف می‌کند: X، Y و Z برای مختصات دکارتی، و زوایای Rx، Ru و Rz که درجه چرخش هر محور را توصیف می‌کنند (زوایای اویلر نامیده می‌شوند). .
هر مکانیزم، جزء یا واحد کار تحت کنترل، سیستم مختصات خود را دارد. از آنجایی که کنترل‌کننده PLCopen می‌تواند چندین گروه را کنترل کند که هر کدام بر روی چندین بخش کار می‌کنند، برای درک برنامه‌نویس مهم است که تشخیص دهد چگونه سیستم‌های مختصات مختلف با هم تعامل دارند.
هر سیستم مختصاتی یک مبدا دارد که برای تعیین نقطه صفر در همه مختصات استفاده می شود. جهت هر محور توسط قانون سمت راست تعیین می شود (شکل 1 را ببینید). اگر انگشت اشاره در جهت مثبت X باشد، انگشت وسط کشیده شده (در زاویه راست نسبت به انگشت اشاره) در جهت مثبت Y و انگشت شست کشیده شده در جهت مثبت Z اشاره می کند.
جهت زاویه با استفاده از قانون مارپیچ سمت راست تعیین می شود (شکل 2 را ببینید). انگشت شست در جهت مثبت محور قرار می گیرد و انگشت در جهت چرخش مثبت محور حول محور خم می شود.
موقعیت موتور
در نهایت کنترل کننده موقعیت تک تک موتورها را کنترل می کند. هر محور در گروه سیستم مختصات محور خود را دارد (ACS) که موقعیت چرخش موتور است. برای اکثر مکانیسم های پیچیده، مانند ربات های بازوی مفصلی، ربات های مثلثی و مکانیسم های اتصال، موقعیت یک سیستم مختصات تک محور به این معنی نیست که هر کاری به تنهایی انجام می شود. از طریق هماهنگی این محورها است که موقعیت ماشین آلات با استفاده از محاسبات سینماتیک تعیین می شود. این محاسبات را می توان در داخل کنترلر یا توسط یک کنترلر ربات مستقل انجام داد.
سیستم مختصات اساسی برای هر گروه، سیستم مختصات ماشین (MCS) است. سازنده ماشین منبع سیستم مختصات ماشین را تعریف می کند. برای ربات های بازوی مفصلی و ربات های مثلثی، معمولاً روی پایه ربات قرار می گیرد. سپس کنترل کننده محاسبات سینماتیکی را برای تعیین سیستم مختصات تخته ابزار (TPCS) انجام می دهد، که نقطه پایانی خود ماشین است. این سیستم مختصات به خودی خود برای برنامه نویس مفید نیست، اما می توان از آن برای تعیین مبدا مکان ابزار استفاده کرد. چاقو سیستم مختصات خود را دارد، یعنی سیستم مختصات ابزار (TCS).
فرمان موقعیت
به طور معمول، ابزار در مرکز انتهای ماشین قرار می گیرد، بنابراین ممکن است به سادگی یک افست در جهت مثبت Z سیستم مختصات تخته ابزار باشد، و همچنین ممکن است به یک جزء Rz برای محاسبه چرخش نیاز داشته باشد. سیستم مختصات ابزار معمولاً برای موقعیت‌های آهسته حرکت و آموزش استفاده می‌شود، اما اغلب در حرکت خودکار استفاده نمی‌شود. مبدأ سیستم مختصات ابزار، نقطه مرکز ابزار (TCP) است که نقطه شروع جابجایی فرمان است. هنگامی که یک تغییر در سیستم مختصات ماشین فراخوانی می شود، این نقطه مرکزی ابزار است که به آن موقعیت حرکت می کند (شکل 3 را ببینید).
از آنجایی که هر گروه مبدأ سیستم مختصات ماشین خود را دارد، حرکت چندین گروه به یک موقعیت در فضا مستلزم آن است که هر گروه دستورالعمل موقعیت خود را نسبت به موقعیت سیستم مختصات ماشین خود داشته باشد. برای مثال، اگر دو ربات پیکاپ اقلام را از یک نوار نقاله بردارند، سپس هر پیکاپ به همان موقعیت روی تسمه نقاله حرکت کند، دستورالعمل‌های موقعیت سیستم مختصات ماشین متفاوتی مورد نیاز است.
برای ساده‌سازی جابه‌جایی در فضاهای مشترک مشابه، منشاء سیستم مختصات ماشین برای هر گروه را می‌توان از مبدأ سیستم مختصات جهانی (WCS) به‌علاوه آفست به‌دست آورد. هر واحد کاری فقط یک منبع از سیستم مختصات جهانی دارد. وقتی یک گروه را پیکربندی می‌کنید، باید یک افست برای مبدا سیستم مختصات جهان تعریف کنید. این به چندین آژانس اجازه می دهد تا از یک سیستم مختصات مشترک برای ساده سازی برنامه نویسی استفاده کنند.
سیستم مختصات نهایی که باید در نظر گرفته شود، سیستم مختصات مؤلفه (PCS) است. این سیستم مختصات برای تعیین موقعیت و جهت هر جسم در فضای جهان استفاده می شود. مبدا این سیستم مختصات روی قطعه قرار دارد و با قطعه حرکت می کند. این هنگام کار بر روی قطعات جداگانه، مانند برنامه انتخاب و مکان، مفید است. کاربردهای دیگر شامل ردیابی نوار نقاله است که در آن اجزا در امتداد تسمه نقاله حرکت می کنند. در این حالت، سیستم مختصات مؤلفه نسبت به مبدأ سیستم مختصات جهانی و سیستم مختصات ماشین حرکت می‌کند، بنابراین انتقال نقطه مرکز ابزار دستگاه به یک موقعیت خاص سیستم مختصات مؤلفه باید تغییر افست بین دستگاه‌های مختلف را در نظر بگیرد. سیستم های مختصات (شکل 4 را ببینید).
درک تفاوت بین سیستم های مختصات، و نحوه تعامل آنها با یکدیگر، کلید کنترل موفقیت آمیز حرکت با استفاده از گروه ها در IEC است. سیستم های مختصات مختلف با هم کار می کنند تا عملیات مورد نظر را انجام دهند.
نمونه ای از ردیابی تسمه نقاله
در یک برنامه ردیابی تسمه نقاله، اولین فرمان ممکن است حرکت نقطه مرکز ابزار در سیستم مختصات ماشین برای قرار دادن نقطه مرکز ابزار به موقعیت اولیه منطقه ردیابی باشد. موقعیت و جهت قطعه تعریف شده است و روال ردیابی فرستنده، افست قطعه را به مبدا سیستم مختصات ماشین مکانیزم محاسبه می کند. این افست سیستم مختصات جزء قطعه و رابطه بین سیستم مختصات ماشین و عملکرد ردیابی نوار نقاله را تعریف می کند. افست سیستم مختصات جزء با حرکت قطعه تنظیم می شود. سپس کاربر یک حرکت در فضای سیستم مختصات قطعه برای برداشتن قطعه تعریف می کند. از آنجایی که افست سیستم مختصات جزء دارای 6 درجه آزادی است، در صورت لزوم می توان جعبه را روی تسمه نقاله نیز باز کرد. سپس کاربر یک جابجایی در فضای سیستم مختصات قطعه برای برداشتن قطعه انجام می دهد.
جهت گیری ابزار به طور خودکار با قطعه مطابقت می یابد (در صورت نیاز)، و افست بین سیستم های مختصات این عوامل را در نظر گرفته است. برای هر پیکاپ از همان موقعیت سیستم مختصات قطعه استفاده می شود، و افست سیستم مختصات قطعه تنها زمانی تغییر می کند که با یک قطعه جدید مواجه شوید. از آنجایی که عملکرد ردیابی تسمه نقاله دائماً افست سیستم مختصات مؤلفه را به روز می کند، نقطه مرکزی ابزار نیز در جهت مثبت تسمه نقاله ردیابی می شود تا مشکل حرکت قطعه حل شود.