作者：Aerotech INC.
譯者：葉惟仁 (Aerotech Taiwan)
Part-Speed Position Synchronized Output (Part-Speed PSO) 是一種全新的雷射觸發(fā)控制技術(shù)，相對(duì)于已經(jīng)于雷射產(chǎn)業(yè)應(yīng)用多年的位置同步輸出技術(shù)，Part-Speed PSO 可以基于向量速度進(jìn)行超低延遲時(shí)間, 高實(shí)時(shí)性, 高速度的位置同步輸出．
延伸PSO 的控制技術(shù)
Aerotech的PSO運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)界與研究領(lǐng)域被大量應(yīng)用到各種科技上，例如雷射切割，雷射鉆孔，雷射微細(xì)加工，或者傳感器數(shù)據(jù)擷取，甚至視覺影像擷取等．PSO主要被用于高重復(fù)頻率的應(yīng)用，并且需要有極低 (ns) 等級(jí)的延遲時(shí)間．事實(shí)上，PSO能夠?qū)⒅瞥膛c運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行無(wú)縫整合，是Aerotech運(yùn)動(dòng)控制器在市場(chǎng)上極受歡迎的原因．
Aerotech的PSO運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)界與研究領(lǐng)域被大量應(yīng)用到各種科技上，例如雷射切割，雷射鉆孔，雷射微細(xì)加工，或者傳感器數(shù)據(jù)擷取，甚至視覺影像擷取等．PSO主要被用于高重復(fù)頻率的應(yīng)用，并且需要有極低 (ns) 等級(jí)的延遲時(shí)間．事實(shí)上，PSO能夠?qū)⒅瞥膛c運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行無(wú)縫整合，是Aerotech運(yùn)動(dòng)控制器在市場(chǎng)上極受歡迎的原因．
PSO通常需要直接取得最多至三軸的位置回饋信息 (編碼器，或光學(xué)尺等)，以計(jì)算移動(dòng)的向量距離．事實(shí)上，直接取得位置回饋確實(shí)有技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)，但是有些應(yīng)用難以做到這一點(diǎn)．由于計(jì)算PSO觸發(fā)間距的方法使用的是向量和，傳統(tǒng)的直角坐標(biāo)系統(tǒng)X/Y/Z可以順利使用PSO．但是傳統(tǒng)而言，五軸系統(tǒng)或者并聯(lián)式多軸系統(tǒng)，難以做到PSO的向量觸發(fā)．
圖一. 五軸系統(tǒng)范例
Part-Speed PSO讓用戶在位置回饋并非線性回饋，或者無(wú)法取得位置回饋的情況下，可以仍然使用PSO．使用Aerotech A3200 運(yùn)動(dòng)控制器的Part-Speed PSO，PSO輸出可以基于＂功能機(jī)械＂相對(duì)于工件的速度命令．這個(gè)功能可以讓PSO可以用于一些新的領(lǐng)域，例如：
1. 工件的空間坐標(biāo)系與機(jī)臺(tái)的移動(dòng)軸坐標(biāo)系不在相同的坐標(biāo)系，通常原因在于：
· X/Y/Z位置命令使用動(dòng)態(tài)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，例如(四軸系統(tǒng), 五軸系統(tǒng), 三軸雷射掃描頭, 甚至史都華平臺(tái) (并聯(lián)式六軸平臺(tái), Hexapods) 等等)
· 刀具垂直于工件加工使用旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行調(diào)整
· 使用非線性軸達(dá)成線性移動(dòng) (圖三顯示系統(tǒng)在Y方向運(yùn)動(dòng)是使用移動(dòng)Y軸與旋轉(zhuǎn)A軸達(dá)成)
圖二. 并聯(lián)式六軸平臺(tái)范例(Hexapods)
圖三 本范例為一套五軸系統(tǒng)，使用這個(gè)架構(gòu)，使用者在”工件坐標(biāo)系＂進(jìn)行X/Y/Z程序編輯，但運(yùn)動(dòng)控制命令最后下達(dá)的會(huì)多達(dá)五個(gè)真實(shí)軸（X/Y/Z/A/B），通常A/B軸被用于維持功能機(jī)械（刀具）與工件表面維持垂直．
2. 用于PSO硬件的編碼器回饋無(wú)法取得，可能的原因包含：
· 與PSO硬件裝置不兼容的訊號(hào)格式 （例如絕對(duì)式編碼器或光學(xué)尺）
· 希望降低配線復(fù)雜度
如何進(jìn)行Part-Speed PSO的程序開發(fā)？
以下范例使用三軸作為本范例架構(gòu)：
· X與 Y軸為工件坐標(biāo)系的虛擬軸
· ｘ為真實(shí)軸 (換而言之，實(shí)際上有硬件連接的移動(dòng)平臺(tái)
需要了解到的，是x可能并非唯一的真實(shí)軸有進(jìn)行運(yùn)動(dòng)命令下達(dá)，然而，x軸是唯一一軸有實(shí)際上的PSO硬件輸出與配線．要達(dá)到Part-Speed PSO，主要靠的是延伸目前已經(jīng)存在的A3200 指令使用：
1. PULSE SET OUTPUT 在新的軟件已經(jīng)可以產(chǎn)生一組＂內(nèi)部＂訊號(hào)，可以被設(shè)定為PSO的＂輸入＂
2. The PSOTRACK INPUT 指令與PSOWINDOW INPUT 指令可被設(shè)定為PULSE輸出
PULSE SET OUTPUT指令是為了建立哪一個(gè)軸用來(lái)產(chǎn)生＂被追蹤＂的速度命令，其被用于計(jì)算向量和．在這個(gè)范例程序中，A3200追蹤了虛擬軸X與 Y軸，而PULSE SET OUTPUT指令，被用來(lái)判斷哪一個(gè)驅(qū)動(dòng)器會(huì)收到這個(gè)速度命令，在這個(gè)范例中，該驅(qū)動(dòng)器為真實(shí)軸”x”軸．真實(shí)軸”x”軸將會(huì)收到所有的PSO指令，包含PSOTRACK INPUT指令．
設(shè)定Part-Speed PSO的范例程序
PULSESET X Y OUTPUT x
PSOCONTROL x RESET
PSOTRACK x INPUT 14
PSODISTANCE x FIXEDABS(UNITSTOCOUNTS (X, .5))
PSOPULSE x TIME 15, 14
PSOOUTPUT x PULSE
PSOOUTPUT x CONTROL 0 1
PSOCONTROL x ARM
In another recent Aerotech white paper, Customized Relationships and Coordinated Motion with AXISSTATUSFAST,
在另一篇最近的Aerotech 技術(shù)文章（Customized Relationships and Coordinated Motion with AXISSTATUSFAST），其討論到用戶如何設(shè)定進(jìn)階的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換．雖然在本文章并非完整討論此議題，但通常該功能＂動(dòng)態(tài)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換＂會(huì)在另外一個(gè)程序Task下運(yùn)行，而Part-Speed PSO結(jié)合動(dòng)態(tài)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，可以將這個(gè)最新的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)發(fā)揮出來(lái)．
由于程序內(nèi)使用虛擬軸做撰寫，并且使用虛擬軸的速度命令，作為PSOTRACK INPUT的速度命令，一組獨(dú)立的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換程序指令，就可以基于工作位置，有效的移動(dòng)＂真實(shí)軸＂，并且以空間中該位置進(jìn)行PSO輸出．
總結(jié)
Aerotech 在工業(yè)雷射加工大量被運(yùn)用的PSO功能，在過(guò)去必須要取得編碼器信息，或者必須要受限于軸系架構(gòu)為直角坐標(biāo)系，搭配新的Part-Speed PSO功能后，用戶可以將PSO使用于許多更進(jìn)階的軸系架構(gòu)，如四軸，五軸系統(tǒng)，或者并聯(lián)式史都華平臺(tái)，或者用于絕對(duì)式編碼器回饋等特殊場(chǎng)合．Part-Speed PSO可以有效地降低程序復(fù)雜度，提升多軸平臺(tái)場(chǎng)合的加工質(zhì)量，達(dá)到高速度，高質(zhì)量的雷射加工．
本文來(lái)源：
使用Part-Speed PSO 需要考慮的技術(shù)問(wèn)題
以下為導(dǎo)入使用Part-Speed PSO需要考慮的技術(shù)問(wèn)題
1. PULSE command pulse generator 輸出的上限為24 MHz輸出頻率，而CountsPerUnit參數(shù)與虛擬軸的程序速度（進(jìn)給速度）將會(huì)決定PULSE command pulse generator的輸出頻率．最高的虛擬軸程序編輯速度（FeedRate），可以由下面公式計(jì)算出來(lái)．
FeedRate = EncoderCountFreq/CountsPerUnit
1. PULSE command pulse generator 輸出的上限為24 MHz輸出頻率，而CountsPerUnit參數(shù)與虛擬軸的程序速度（進(jìn)給速度）將會(huì)決定PULSE command pulse generator的輸出頻率．最高的虛擬軸程序編輯速度（FeedRate），可以由下面公式計(jì)算出來(lái)．
FeedRate = EncoderCountFreq/CountsPerUnit
其中，EncoderCountFreq = 24 MHz.
2. CountsPerUnit為虛擬軸的移動(dòng)分辨率，需要選擇小于PSODISTANCE指令的數(shù)字．（參考上面范例程序）
3. 于Aerotech 驅(qū)動(dòng)器上的PSO outputs 最高輸出頻率有其上限，參考Aerotech應(yīng)體使用手冊(cè)．使用相關(guān)的頻率上限，最小的脈波間隔的計(jì)算公式如下：
MinSpacing = FeedRate/LaserOutputFreq
其中，LaserOutputFreq 也就是上述Aerotech 驅(qū)動(dòng)器的最高PSO輸出頻率
2. CountsPerUnit為虛擬軸的移動(dòng)分辨率，需要選擇小于PSODISTANCE指令的數(shù)字．（參考上面范例程序）
3. 于Aerotech 驅(qū)動(dòng)器上的PSO outputs 最高輸出頻率有其上限，參考Aerotech應(yīng)體使用手冊(cè)．使用相關(guān)的頻率上限，最小的脈波間隔的計(jì)算公式如下：
MinSpacing = FeedRate/LaserOutputFreq
其中，LaserOutputFreq 也就是上述Aerotech 驅(qū)動(dòng)器的最高PSO輸出頻率
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