基于Elmo系统的柔性工装通用编程方法研究

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1、垒巨垦Q丛垒堕工!垦垒L凹垒丛堕E垒星工堕垦!丛鱼工呈垦旦型Q!Q鱼∑．妻ii：i：曼!!：i{ll：：!；堕基于Elmo系统的柔性工装通用编程方法研究ResearchonGeneralProgrammingMethodofFlexibleTooUngBasedonElmoSystem中航工业北京航空制造工程研究所刘斌张少擎【摘要】介绍了Elmo多轴控制系统在柔性工装类多轴设备中的应用，分析了Elmo系统应用编程的特点，重点研究了提高Elmo系统在柔性工装设备中编程效率的方法，给出了试验结果，证明了方法的正确性和有效性。关键

2、词：柔性工装Elmo系统使用效率【ABSTRACTlThispaperintroducestheapplica—tionofmulti-axiscontroltechnologyinflexibletoolingandanalyzesthestructuralfeaturesofElmosystem．Thenthepaperespeciallydescribeshowtodesignthemulti—axiscontrolsystemandactualizeit．Theresultsprovethecot-rectnessa

3、ndeffectivenessofthemulti-axiscontrolsystem．Keywords：FlexibletoolingElmosystemUseefficiencyDOl：10．16080／j．issnl671—833x．2015．S2．033柔性工装是利用数控技术使有限个按一定规则排列的横梁和定位器形成所需要的成形曲面，从而替代传统的实体模具或者工装，实现零件的空间定位。柔性工装目前在航空生产中的应用越来越多，根据应用对象的不同，其形式也多种多样，包括真空吸盘类柔性工装、装配类柔性工装等，分别应用在蒙皮柔

4、性夹持切边、飞机部件装配等领域，提高了飞机装配效率，同时降低了飞机生产制造成本，实现了现代飞机产品的精确装配、精益制造，大幅度提高了飞机生产水平⋯。柔性工装形式多变，而且横梁和定位器数量大，一台工装往往需要几十个，甚至上百个轴，相应需要选择基于现场总线的具有多轴控制能力的运动控制系统来实现控制。Elmo公司基于EthercAT总线、CAN总线的运动控制系统具有控制轴数量多、性能稳定、编程使用方便、伺服驱动器体积小等特点，符合柔性工装的控制特点，在柔性工装设备中得到大量使用【2】。因此，针对柔性工装形式多变的特点，本文对Elm

5、o系统在柔性工装中的使用方法进行研究。首先对Elmo系统特点和柔性工装的控制特点进行分析，提炼高效率的Elmo系统使用方法，并且在焊接柔性工装中进行应用验证，力求使该方法可以快速应用在所有柔性工装的控制中吲。1Elmo系统介绍Elmo系统是基于EtherCAT总线或者CAN总线的运动控制系统，包括轴管理器和伺服驱动器。通过现场总线可以将轴管理器和伺服驱动器以及其他I／O模块组成控制网络，伺服控制器实现电机驱动；多轴管理器通过现场总线和伺服控制器通讯，实现轴运动协调、运动命令下达、实时运动信息上传等功能。通过轴管理器的以太网接

6、口，可以和PC、HMI等上位机部件组成3层控制系统，实现人机交互。Elmo系统结构如图l所示。图1Elmo系统结构图DiagramofElmosystemstructure根据Elmo控制系统的3层结构，其软件设计也分为3层。顶层包含HMl人机交互软件和主机服务器数据库软件。中间层多轴管理器软件是柔性工装控制系统的主功能软件，该软件在Elmo系统自带编程环境下使用c或C++编写，实现柔性工装的所有控制功能。底层驱动器也可以根据需要进行编程实现单轴回零、寻找目标等功能。在这3层软件中，中间层多轴管理器软件是核心，也是本文研究的

7、重点。2工装控制需求柔性工装作为一台数控设备，其首先要满足的功能是实现横梁和定位器等运动对象的快速、准确定位；其2015年增刊s233航空制造技术垒量垦Q_AUTICALMANUFACTURINGTECHNOLOGY次要满足操作简单、安全、维护方便等条件。柔性工装在控制上可以分为每个运动对象独立控制的基本型和使用一个小车控制多个运动对象的经济型，虽然控制需求会有不同，但是综合分析所有的控制需求，主要包括运动控制、设备初始化、状态信息反馈、报警处理、限位信息处理、气动操作等模块。柔性工装控制需求树图如图2所示。整)图2柔性工装

8、控制斋求树图Fig．2Treediagramofflexibletoolingcontrolrequirement柔性工装每次开机都要进行初始化，初始化主要是设备回原点的过程，使用小车的经济型工装还包括小车扫描。运动控制是柔性工装的主要功能模块，控制运动对象移动到位的自动控制、手动控制、点