Punkt-zu-Punkt-Bewegung, gemischte Bewegung, konturierte Bewegung.

Für viele Aufgaben werden mehrachsige Linearsysteme – kartesische Roboter, XY-Tische und Portalsysteme – geradlinig bewegt, um schnelle Punkt-zu-Punkt-Bewegungen zu ermöglichen. Manche Anwendungen, wie z. B. Dosieren und Schneiden, erfordern jedoch, dass das System einer Kreisbahn oder einer komplexen Form folgt, die sich nicht durch einfache Linien und Bögen erzeugen lässt. Glücklicherweise verfügen moderne Steuerungen über die nötige Rechenleistung und Geschwindigkeit, um komplexe Bewegungsbahnen für mehrachsige Systeme mit zwei, drei oder sogar mehr Bewegungsachsen zu bestimmen und auszuführen.

Punkt-zu-Punkt-Bewegung

Die Grundvoraussetzung der Punkt-zu-Punkt-Bewegung besteht darin, einen bestimmten Punkt unabhängig vom zurückgelegten Weg zu erreichen. In ihrer einfachsten Form bewegt die Punkt-zu-Punkt-Bewegung jede Achse unabhängig, um die Zielposition zu erreichen. Um beispielsweise von Punkt (0,0) zu Punkt (200, 500) zu gelangen, bewegt sich die X-Achse 200 mm, und sobald sie ihre Position erreicht hat, bewegt sich die Y-Achse 500 mm. Die Bewegung in zwei unabhängigen Segmenten ist in der Regel die langsamste Methode, um von einem Punkt zum anderen zu gelangen, daher wird diese Form der Punkt-zu-Punkt-Bewegung selten verwendet.

Die andere Möglichkeit für Punkt-zu-Punkt-Bewegungen besteht darin, die Achsen gleichzeitig mit demselben Bewegungsprofil zu bewegen. Im obigen Beispiel – Bewegung von (0,0) nach (200, 500) – würde die X-Achse ihre Bewegung beenden, bevor die Y-Achse ihre Bewegung abgeschlossen hat, sodass der Bewegungspfad aus zwei verbundenen Linien bestehen würde.

Gemischte Bewegung

Eine Variante der Punkt-zu-Punkt-Bewegung für mehrachsige Linearsysteme ist die Blendenbewegung. Um eine Blendenbewegung zu erzeugen, überlappt bzw. blendet die Steuerung die Bewegungsprofile zweier Achsen. Sobald eine Achse ihre Bewegung beendet, beginnt die andere Achse ihre Bewegung, ohne auf den vollständigen Stillstand der vorherigen Achse zu warten. Ein benutzerdefinierter Blendenfaktor definiert Ort, Zeit oder Geschwindigkeit, bei der die zweite Achse ihre Bewegung beginnen soll.

Bei einer Richtungsänderung erzeugt eine verschmolzene Bewegung einen Radius statt einer scharfen Ecke. Anwendungen wie Dosieren und Schneiden können eine verschmolzene Bewegung erfordern, wenn das zu verfolgende Teil oder Objekt abgerundete Ecken hat. Und selbst wenn an der Ecke einer Bewegung kein Radius (Kurve) erforderlich ist, bietet die verschmolzene Bewegung den Vorteil, dass die Achsen in Bewegung bleiben und die zum Anhalten und Neustarten erforderliche Verzögerungs- und Beschleunigungszeit bei abrupten Richtungsänderungen der Bewegung vermieden wird.

Lineare Interpolation

Eine häufigere Bewegungsart für Mehrachsensysteme ist die lineare Interpolation, die die Bewegung zwischen den Achsen koordiniert. Bei der linearen Interpolation bestimmt die Steuerung das passende Bewegungsprofil für jede Achse, sodass alle Achsen gleichzeitig die Zielposition erreichen. Das Ergebnis ist eine Gerade – der kürzeste Weg – zwischen Start- und Endpunkt. Die lineare Interpolation kann für 2- und 3-Achsen-Systeme verwendet werden.

Kreisinterpolation

Für kreisförmige Bewegungspfade oder Bewegungen entlang eines Bogens können mehrachsige lineare Systeme die Kreisinterpolation verwenden. Diese Bewegungsart funktioniert ähnlich wie die lineare Interpolation, erfordert jedoch die Kenntnis der Parameter des zu verfolgenden Kreises oder Bogens, wie Mittelpunkt, Radius und Richtung bzw. Mittelpunkt, Startwinkel, Richtung und Endwinkel. Die Kreisinterpolation erfolgt in zwei Achsen (normalerweise X und Y). Wird jedoch eine Z-Achsenbewegung hinzugefügt, entsteht eine Spiralinterpolation.

Konturierte Bewegung

Konturierung wird verwendet, wenn ein Mehrachsensystem einem bestimmten Pfad folgen soll, um den Endpunkt zu erreichen, die Bahn jedoch zu komplex ist, um sie mit einer Reihe von Geraden und/oder Bögen zu definieren. Um eine Konturbewegung zu erreichen, wird bei der Steuerungsprogrammierung eine Reihe von Punkten zusammen mit der Bewegungszeit bereitgestellt. Die Bewegungssteuerung verwendet dann lineare und kreisförmige Interpolation, um einen kontinuierlichen Pfad zu erstellen, der durch die Punkte verläuft.

Eine Variante der konturierten Bewegung, die als PVT-Bewegung (Position, Geschwindigkeit und Zeit) bezeichnet wird, vermeidet abrupte Geschwindigkeitsänderungen und glättet die Flugbahnen zwischen Punkten, indem an jedem Punkt die Zielgeschwindigkeit (zusätzlich zu Position und Zeit) angegeben wird.