【产品应用】ZMC600E运动控制器直线和圆弧插补算法详解

ZLG致远电子 2025-01-20 11:36

导读

想深入了解ZMC600E运动控制器的插补算法吗?空间直线插补适用于精确定位,圆弧插补提供平滑曲线过渡。合理应用这些算法,能提升多轴协同能力,保障工作精度与可靠性,让工业自动化更高效、更智能。


ZMC600E 是广州致远电子股份有限公司开发的最新一代高性能智能总线型控制器,是面向工厂智能化时代的机器人控制器。ZMC600E采用多核异构应用处理器为核心,其内核包括2个64位的Arm®Cortex®-A53核,主频1.0GHz;4个Cortex®-R5F内核,主频800MHz。同时板载1GB DDR4、4GB eMMC以及32KB FRAM。

ZMC600E EtherCAT主站控制器为了满足不同的自动化应用需求,在硬件接口上面,精心设计了1路EtherCAT主站接口,ms 周期任务抖动 ±5μs 以内;3 路以太网接口,其中1路是千兆网口;2路RS485;2路CAN;32个用户I/O,其中16路DI,16路DO,输入支持最多2路正交编码或两路脉冲计数;1个USB3.0接口;支持TF卡;系统电源采用高稳定隔离电源,支持掉电检测;提供多种程序加密手段,保护用户应用软件知识产权。

ZMC600E 示意图及接口图如下所示:

图1 产品示意图
图2 ZMC600E接口图

ZMC600E EtherCAT主站控制器为设备制造商提供多轴数、多IO点数控制的新一代可靠智能的运动控制解决方案,提供空间直线、圆弧插补算法,可以广泛应用于注塑行业、冲压行业、车床行业、搬运码垛、关节机器人、喷涂、玻璃机、压铸机、包装设备、3C设备、锂电池设备、纺织、流水线工作站、非标自动化装备、特种机床等高端设备应用。


  插补的概念
插补是数控机床中的一项关键技术,它通过特定的算法精确确定刀具或机械部件的运动轨迹。这一过程的核心目标是根据预定的运动要求,实时计算出各个坐标轴的运动指令,驱动执行部件协调地运动,确保机械部件能够沿着理想的轨迹和速度精确移动。插补算法的基本原理涉及数字计算,它不断地生成各轴的进给指令,使得在运动过程中各轴能够同步且协调地运动,从而确保设备能够精确地完成预定的路径。

插补通常涉及至少两个轴的协同工作。首先,通过建立坐标系,将运动轴映射到相应的坐标系中。然后,运动控制器依据插补算法来控制各个轴的运动,实现所需的轨迹。在常见的插补类型中,直线插补用于实现两个点之间的直线运动,而圆弧插补则用于实现沿圆弧轨迹的运动。这两种插补都依赖于算法的实时计算,以保证轨迹运动的精度和平稳性。简而言之,插补是数控系统中确保机械部件按照预定轨迹精确、高效运动的一种技术。


  直线插补
以二维空间简化说明,如图1所示,直线插补运动:由起始点处沿X 方向走一小段(给一个脉冲当量轴走一段固定距离),发现终点在实际轮廓的下方,则下一条线段沿 Y 方向走一小段,此时如果线段终点还在实际轮廓下方,则继续沿 Y 方向走一小段,直到在实际轮廓上方以后,再向 X 方向走一小段,依次循环类推,直到到达轮廓终点为止。空间直线适用于任意维空间的直线,插补方法也是一样的道理。
图3 直线插补示意图

  圆弧插补
圆弧插补与直线插补类似,都是通过给定起止点及相关参数,计算出一系列逼近实际圆弧的离散点。这些点构成插补轨迹,控制各个轴沿此轨迹运动,最终完成圆弧路径的加工。空间圆弧插补既可以在二维平面进行,也可以是三维空间的协同运动。

以二轴为例简化说明,如图2所示,圆的插补运动:将通过一定的算法,逐步计算出圆弧的离散点,并控制两个轴按这些点进行协调运动,最终加工出目标圆弧路径。这一过程能够实现精确的曲线轨迹控制,确保机械部件沿指定的圆弧轨迹平稳移动。

图4 圆弧插补

空间圆弧默认为三维,构造圆弧时,方向逆时针为正、除起始点和终点外,辅助参数输入分为三种:

图5 空间圆弧构造
  1. 辅助点为圆弧上的点,其优势在于,路径方向唯一,且实际辅助点可以通过示教获得。

  2. 辅助点为圆心点,正常情况下是有两个方向的解,因此需要额外指定方向。但与起点、终点的夹角不能是180度,否则有无数解;缺点在于圆心处于障碍物区间时无法通过示教获得。

  3. 辅助点为与与原点形成的向量为平面法向量,向量长度为半径坐标,方向根据右手原则。但已知半径下,圆心在它们的中垂线上,同样有两个解。算法会选择起点和终点之间距离较短的那个圆,即总的运动角度最多为180度。缺点是圆弧角度必须小于或等于180°。


  插补算法API
ZMC600E 运动控制器提供了直线和圆弧插补 API 接口,方便用户进行插补运动的设置和调整。

创建直线轨迹规划

创建圆弧轨迹规划

删除轨迹规划的句柄

设置起始位置

设置终点位置

开启轨迹规划

获取当前轨迹规划经过的总距离

获取某个经过距离点的规划信息


  示例
1. 直线插补示例:起始点 { 0, 10, 20 },终点 { 10, 0, -20 }
代码如下:
#include #include #include #include#include "trajectory.h"int main(){  double startPos[3] = { 0, 10, 20 };  double endPos[3] = { 10, 0, -20 };
trajectory_handle handle = trajectory_new_line(3); trajectory_set_start_pos(handle, startPos); trajectory_set_end_pos(handle, endPos); trajectory_set_plan(handle);
double dist = trajectory_get_plan_distance(handle); for(double d = 0; d <= dist; d+=0.1) { double pass_dist[3]; trajectory_get_plan_slice(handle, d, pass_dist); std::cout << "pass_dist :" << pass_dist[0] << "," << pass_dist[1] << "," << pass_dist[2] << endl; } trajectory_delete(handle); return 0;}
执行结果如图下图所示:

图6 直线插补轨迹

2. 圆弧插补示例:起始点 { -10,0,10 },终点 { 10, 0, 5 }, 经过圆弧点 {0, 10, 7.5}

代码如下:

#include #include #include #include#include "trajectory.h"int main(){  double startPt[3]= { -10, 0, 10 };  double auxPt[3] = { 0, 10, 7.5 };  double endPt[3] = { 10, 0, 5 };
trajectory_handle handle = trajectory_new_arc(0, auxPt, 0); trajectory_set_start_pos(handle, startPt); trajectory_set_end_pos(handle, endPt); trajectory_set_plan(handle);
double dist = trajectory_get_plan_distance(handle); for (double d = 0; d <= dist; d+=0.1) { double pass_dist[3]; trajectory_get_plan_slice(handle, d, pass_dist); std::cout << "pass_dist :" << pass_dist[0] << "," << pass_dist[1] << "," << pass_dist[2] << endl; } trajectory_delete(handle); return 0;}

执行结果如图下图所示:

图7 空间圆弧插补示例

ZMC600E运动控制器 配备了直线和圆弧插补算法,这些算法能够灵活应对各种应用需求,确保轨迹的精确性。掌握这些运动插补技术,有助于提高设备的控制精度和工作效率,为工业生产带来显著的效益提升。

EtherCAT 系列文章

【新品上市】ZMC900E 国产高性能EtherCAT总线控制器

【新品上市】ZLG致远电子PCIe EtherCAT通讯卡产品正式发布!

【技术分享】面对快速迭代的技术,怎能忽视设备升级的高效与灵活性?

【技术分享】灵活连接,无限可能—探索EtherCAT的拓扑艺术

【技术分享】EtherCAT技术赋能工业储能,优化GOOSE网络实时性与效率

【技术分享】人形机器人时代已来,解锁未来智能奥秘

【技术分享】EtherCAT 分布式时钟简介

【200个电机驱动】如何实现EtherCAT分布式供电?

【200个电机驱动】如何同步运行?--基于EtherCAT的柔性电机驱动系统

【200个电机驱动】如何快速搭建柔性自动生产线?

【插针机PLC开发】用AWBlock开发运动逻辑

【插针机HMI开发】用AWTK开发人机界面

【技术分享】EtherCAT 数据帧格式和寻址方式简介

【技术分享】“脱胎换骨”--插针机运动控制

【技术分享】EtherCAT总线如何对从站固件进行升级?

【技术分享】EtherCAT冗余技术如何实现通信线缆断开的补救?

【技术分享】如何精准分析人形机器人运动数据?

【技术分享】为何EtherCAT在运动控制总线中如此受欢迎?

【产品应用】ZMC600E运动控制器T型、S型速度规划详解

【产品应用】使用PCIe EtherCAT通讯卡控制IO从站step by step(一)

【产品应用】使用PCIe EtherCAT通讯卡控制IO从站step by step(二)

【产品应用】ZMC900E控制器之ROS2环境安装指南

【产品应用】EtherCAT主站控制器系统实时性测试

【产品应用】ZMC900E 国产EtherCAT主站控制器 — 电源口传导骚扰整改

【产品应用】ZMC300E EtherCAT主站控制器实现复杂的运动轨迹规划原理及应用

【产品应用】手把手带你使用ZMC300E绘图

【产品应用】三个步骤,让你的EtherCAT电机转起来

【产品应用】EtherCAT如何保障高效率、高实时性、高灵活性的现场总线通讯

【产品介绍】ZMC601E总线型边缘控制器 — 引领制造型企业数字化转型

【产品介绍】ZMC600E EtherCAT主站控制器全新上市

【产品介绍】ZLG推出新一代工业机器人解决方案,为工业机器人注入新的活力


评论
  • 实用性高值得收藏!! (时源芯微)时源专注于EMC整改与服务,配备完整器件 TVS全称Transient Voltage Suppre,亦称TVS管、瞬态抑制二极管等,有单向和双向之分。单向TVS 一般应用于直流供电电路,双向TVS 应用于电压交变的电路。在直流电路的应用中,TVS被并联接入电路中。在电路处于正常运行状态时,TVS会保持截止状态,从而不对电路的正常工作产生任何影响。然而,一旦电路中出现异常的过电压,并且这个电压达到TVS的击穿阈值时,TVS的状态就会
    时源芯微 2025-01-16 14:23 170浏览
  •  光伏及击穿,都可视之为 复合的逆过程,但是,复合、光伏与击穿,不单是进程的方向相反,偏置状态也不一样,复合的工况,是正偏,光伏是零偏,击穿与漂移则是反偏,光伏的能源是外来的,而击穿消耗的是结区自身和电源的能量,漂移的载流子是 客席载流子,须借外延层才能引入,客席载流子 不受反偏PN结的空乏区阻碍,能漂不能漂,只取决于反偏PN结是否处于外延层的「射程」范围,而穿通的成因,则是因耗尽层的过度扩张,致使跟 端子、外延层或其他空乏区 碰触,当耗尽层融通,耐压 (反向阻断能力) 即告彻底丧失,
    MrCU204 2025-01-17 11:30 127浏览
  • 随着消费者对汽车驾乘体验的要求不断攀升,汽车照明系统作为确保道路安全、提升驾驶体验以及实现车辆与环境交互的重要组成,日益受到业界的高度重视。近日,2024 DVN(上海)国际汽车照明研讨会圆满落幕。作为照明与传感创新的全球领导者,艾迈斯欧司朗受邀参与主题演讲,并现场展示了其多项前沿技术。本届研讨会汇聚来自全球各地400余名汽车、照明、光源及Tier 2供应商的专业人士及专家共聚一堂。在研讨会第一环节中,艾迈斯欧司朗系统解决方案工程副总裁 Joachim Reill以深厚的专业素养,主持该环节多位
    艾迈斯欧司朗 2025-01-16 20:51 123浏览
  • 百佳泰特为您整理2025年1月各大Logo的最新规格信息,本月有更新信息的logo有HDMI、Wi-Fi、Bluetooth、DisplayHDR、ClearMR、Intel EVO。HDMI®▶ 2025年1月6日,HDMI Forum, Inc. 宣布即将发布HDMI规范2.2版本。新规范将支持更高的分辨率和刷新率,并提供更多高质量选项。更快的96Gbps 带宽可满足数据密集型沉浸式和虚拟应用对传输的要求,如 AR/VR/MR、空间现实和光场显示,以及各种商业应用,如大型数字标牌、医疗成像和
    百佳泰测试实验室 2025-01-16 15:41 175浏览
  • 随着智慧科技的快速发展,智能显示器的生态圈应用变得越来越丰富多元,智能显示器不仅仅是传统的显示设备,透过结合人工智能(AI)和语音助理,它还可以成为家庭、办公室和商业环境中的核心互动接口。提供多元且个性化的服务,如智能家居控制、影音串流拨放、实时信息显示等,极大提升了使用体验。此外,智能家居系统的整合能力也不容小觑,透过智能装置之间的无缝连接,形成了强大的多元应用生态圈。企业也利用智能显示器进行会议展示和多方远程合作,大大提高效率和互动性。Smart Display Ecosystem示意图,作
    百佳泰测试实验室 2025-01-16 15:37 185浏览
  • 日前,商务部等部门办公厅印发《手机、平板、智能手表(手环)购新补贴实施方案》明确,个人消费者购买手机、平板、智能手表(手环)3类数码产品(单件销售价格不超过6000元),可享受购新补贴。每人每类可补贴1件,每件补贴比例为减去生产、流通环节及移动运营商所有优惠后最终销售价格的15%,每件最高不超过500元。目前,京东已经做好了承接手机、平板等数码产品国补优惠的落地准备工作,未来随着各省市关于手机、平板等品类的国补开启,京东将第一时间率先上线,满足消费者的换新升级需求。为保障国补的真实有效发放,基于
    华尔街科技眼 2025-01-17 10:44 159浏览
  • 本文介绍瑞芯微开发板/主板Android配置APK默认开启性能模式方法,开启性能模式后,APK的CPU使用优先级会有所提高。触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。源码修改修改源码根目录下文件device/rockchip/rk3562/package_performance.xml并添加以下内容,注意"+"号为添加内容,"com.tencent.mm"为AP
    Industio_触觉智能 2025-01-17 14:09 53浏览
  • 近期,智能家居领域Matter标准的制定者,全球最具影响力的科技联盟之一,连接标准联盟(Connectivity Standards Alliance,简称CSA)“利好”频出,不仅为智能家居领域的设备制造商们提供了更为快速便捷的Matter认证流程,而且苹果、三星与谷歌等智能家居平台厂商都表示会接纳CSA的Matter认证体系,并计划将其整合至各自的“Works with”项目中。那么,在本轮“利好”背景下,智能家居的设备制造商们该如何捉住机会,“掘金”万亿市场呢?重认证快通道计划,为家居设备
    华普微HOPERF 2025-01-16 10:22 190浏览
  • 电竞鼠标应用环境与客户需求电竞行业近年来发展迅速,「鼠标延迟」已成为决定游戏体验与比赛结果的关键因素。从技术角度来看,传统鼠标的延迟大约为20毫秒,入门级电竞鼠标通常为5毫秒,而高阶电竞鼠标的延迟可降低至仅2毫秒。这些差异看似微小,但在竞技激烈的游戏中,尤其在对反应和速度要求极高的场景中,每一毫秒的优化都可能带来致胜的优势。电竞比赛的普及促使玩家更加渴望降低鼠标延迟以提升竞技表现。他们希望通过精确的测试,了解不同操作系统与设定对延迟的具体影响,并寻求最佳配置方案来获得竞技优势。这样的需求推动市场
    百佳泰测试实验室 2025-01-16 15:45 261浏览
  • 现在为止,我们已经完成了Purple Pi OH主板的串口调试和部分配件的连接,接下来,让我们趁热打铁,完成剩余配件的连接!注:配件连接前请断开主板所有供电,避免敏感电路损坏!1.1 耳机接口主板有一路OTMP 标准四节耳机座J6,具备进行音频输出及录音功能,接入耳机后声音将优先从耳机输出,如下图所示:1.21.2 相机接口MIPI CSI 接口如上图所示,支持OV5648 和OV8858 摄像头模组。接入摄像头模组后,使用系统相机软件打开相机拍照和录像,如下图所示:1.3 以太网接口主板有一路
    Industio_触觉智能 2025-01-20 11:04 74浏览
  • 晶台光耦KL817和KL3053在小家电产品(如微波炉等)辅助电源中的广泛应用。具备小功率、高性能、高度集成以及低待机功耗的特点,同时支持宽输入电压范围。▲光耦在实物应用中的产品图其一次侧集成了交流电压过零检测与信号输出功能,该功能产生的过零信号可用于精确控制继电器、可控硅等器件的过零开关动作,从而有效减小开关应力,显著提升器件的使用寿命。通过高度的集成化和先进的控制技术,该电源大幅减少了所需的外围器件数量,不仅降低了系统成本和体积,还进一步增强了整体的可靠性。▲电路示意图该电路的过零检测信号由
    晶台光耦 2025-01-16 10:12 102浏览
  • 一个易用且轻量化的UI可以大大提高用户的使用效率和满意度——通过快速启动、直观操作和及时反馈,帮助用户快速上手并高效完成任务;轻量化设计则可以减少资源占用,提升启动和运行速度,增强产品竞争力。LVGL(Light and Versatile Graphics Library)是一个免费开源的图形库,专为嵌入式系统设计。它以轻量级、高效和易于使用而著称,支持多种屏幕分辨率和硬件配置,并提供了丰富的GUI组件,能够帮助开发者轻松构建出美观且功能强大的用户界面。近期,飞凌嵌入式为基于NXP i.MX9
    飞凌嵌入式 2025-01-16 13:15 211浏览
  • 80,000人到访的国际大展上,艾迈斯欧司朗有哪些亮点?感未来,光无限。近日,在慕尼黑electronica 2024现场,ams OSRAM通过多款创新DEMO展示,以及数场前瞻洞察分享,全面展示自身融合传感器、发射器及集成电路技术,精准捕捉并呈现环境信息的卓越能力。同时,ams OSRAM通过展会期间与客户、用户等行业人士,以及媒体朋友的深度交流,向业界传达其以光电技术为笔、以创新为墨,书写智能未来的深度思考。electronica 2024electronica 2024构建了一个高度国际
    艾迈斯欧司朗 2025-01-16 20:45 160浏览
  • Ubuntu20.04默认情况下为root账号自动登录,本文介绍如何取消root账号自动登录,改为通过输入账号密码登录,使用触觉智能EVB3568鸿蒙开发板演示,搭载瑞芯微RK3568,四核A55处理器,主频2.0Ghz,1T算力NPU;支持OpenHarmony5.0及Linux、Android等操作系统,接口丰富,开发评估快人一步!添加新账号1、使用adduser命令来添加新用户,用户名以industio为例,系统会提示设置密码以及其他信息,您可以根据需要填写或跳过,命令如下:root@id
    Industio_触觉智能 2025-01-17 14:14 54浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦