Controllo assi LUVA

Una nuova filosofia

Il progetto Luva (Logic Unit for Value Array), sviluppato in collaborazione con il CNR IASF e Sanitas EG, si pone l’obiettivo di superare i limiti degli attuali controlli asse. Grazie alla forte integrazione elettronica, il sistema va oltre l’interpolazione statica delle traiettorie dei sistemi multi-asse, permettendo un controllo dinamico dei singoli azionamenti spostando il carico computazionale fuori dal sistema di controllo. In questo modo è possibile ottenere una struttura scalabile con un forte grado di parallelismo ed una precisione dinamica molto superiore a quella attuale.

 

 

 

 

Flessibilità

La scheda è configurabile in modalità multipoint distribuito. I vari moduli, sincronizzati attraverso un collegamento ethernet ottico, possono essere dislocati a distanze diverse l’uno dall’altro e gestire in questo modo diverse postazioni da una singola unità di comando.
La scheda può funzionare stand-alone o interfacciata tramite protocollo tcp/udp ad un comune personal computer per la gestione real-time o off-line dei movimenti di ogni singolo asse.

 

Prestazioni

Il sistema Luva genera per ogni singolo asse i segnali di comando in treno di impulsi. E’ possibile modulare la frequenza di uscita sul clock di base con periodo inferiore a 10  ns ottenendo così una precisione nella gestione del comando unica nel settore. L’ hardware dedicato sincronizza i segnali dei singoli motori parallelizzando le traiettorie di oltre 20 assi nel caso di configurazione stand alone, e oltre 150 assi nel caso di architettura distribuita in multipoint.

 

Upgrade

Nel sistema elettronico è stato introdotto il modulo di gestione brevettato del feedback correttivo ad attuatori piezo-ceramici. Il segnale di un generico encoder esterno viene confrontato ad alta frequenza con il valore di posizione attesa permettendo di operare su coppie di attuatori piezo al fine di ridurre il valore di posizione e quindi gli errori statici e dinamici di traiettoria intrinseci del sistema meccanico.

 

Composizione
Il sistema è costituito da 3 parti: 

  • Software di programmazione e interfacciamento
  • Elettronica sincrona di esecuzione traiettorie
  • Interfaccia elettrica ad azionamenti e sensor

Il layer software si occupa di scomporre le traiettorie da eseguire in micro-traiettorie e generare attraverso il protocollo di comunicazione, l’insieme di istruzioni necessarie alla definizione del singolo micro-step di comando. E’ possibile controllare la traiettoria del singolo asse in maniera sincrona con un clock di 125 MHz, che corrisponde alla massima frequenza e il minimo grado di risoluzione (8ns).
L’elettronica di controlla è integrata su FPGA Xilinx di quinta generazione e la comunicazione avviene attraverso un bus giga-ethernet ottico/elettrico.
La scheda elettronica di controllo e la scheda di interfaccia elettrica sono fisicamente distinte e connesse attraverso un bus dedicato.


Applicazioni

Il sistema Luva è l’ideale per applicazioni con un forte grado di parallelismo, ma è indicato anche dove richiesta una grande precisione dinamica ed un controllo raffinato  della traiettoria.
Il tipo particolare di programmazione consente poi di utilizzare interfacce digitali di campionamento con la possibilità di ridurre e facilitare il compito dell’utente finale nella  definizione della lavorazione.
La scheda Luva, per come è stata progettata, permette di essere integrata nelle meccaniche esistenti, migliorandone prestazioni e caratteristiche, rendendo possibile  l’aggiunta di nuove funzioni come le gestione differenziale del movimenti, o anche permettendo l’ideazione o lo sfruttamento di nuove strutture articolate, o strutture  teoriche come gli esapodi che ad oggi, a causa delle difficoltà a livello di controllo, non hanno ancora trovato un adeguato spazio applicativo.