最新工业机器人离线编程(ABB)5-4-创建机械装置ppt课件

二、实践操作
1、创建一个简易的活塞模型 本例通过“框架法”将套筒组合在一起。在“建模”功能选项卡中，单击 “框架”，框架1位置设置为（0；0；20），即定位于外套筒内部，如图568、5-69所示。
二、实践操作
1、创建一个简易的活塞模型 在“建模”功能选项卡中，单击“框架”，框架2位置设置为（0；500；0）， 即定位于内套筒底面圆心，如图5-70、5-71所示。
11.8.1正弦脉宽调制（SPWM）逆变电路工作原理
1. SPWM控制的基本原理 图11.8.1（a）示出正弦彼的正半周波形，
并将其划分为N等份，这样就可把正弦半波看成 由N个彼此相连的脉冲所组成的波形。这些脉冲 的宽度相等，都等于π／ N，但幅值不等，且
如果将每一等份的正弦曲线与横轴所包围的面 积用一个与此面积相等的等高矩形脉冲代替， 就得到图11.8.1（b）所示的脉冲序列。这样， 由N个等幅而不等宽的矩形脉冲所组成的波形 与正弦波的正半周等效，正弦波的负半周也可 用相同的方法来等效。
零，负载电压uo可得到一UD和零两种电平。
这样，在一个周期内，逆变器输出的PWM
控制VT4或VT3通断的方法如图11.8.3所示。载
波uc在调制信号波ur的正半周为正极性的三角 波，在负半周为负极性的三角波。调制信号ur 为正弦波。在ur和uc的交点时刻控制晶体管VT4 或VT3的通断。在ur的正半周，VT1保持导通，
SPWM（Sine Pulse Width Modulation正弦波 脉宽调制）的控制思想，就是利用逆变器的 开关元件，由控制线路按一定的规律控制开 关元件的通断，从而在逆变器的输出端获得 一组等幅、等距而不等宽的脉冲序列。其脉 宽基本上按正弦分布，以此脉冲列来等效正
图11.8.1 SPWM控制的基本原理
SPWM正弦波脉宽调制的特点是输出
脉冲列是不等宽的，宽度按正弦规律变
化，故输出电压的波形接近正弦波。
SPWM是采用一个正弦波与三角波相交的
方案确定各分段矩形脉冲的宽度。通常
采用等腰三角波作为载波，因为等腰三
当它与正弦波的调制信号波相交时，所
得到的就是SPWM波形。如在交点时刻控制电
路中开关器件的通断，就可以得到宽度正比
二、实践操作
2、设置简易活塞的机械运动特性 在“基本”功能选项卡中，选中“简易活塞”单击右键，可以将模型保存为 库文件，以便后续工作中使用。单击“导入模型库”，选择“浏览库文件” 可以加载已保存的机械装置，如图5-95、5-96所示。
三、总结
1、能创建一个简易的活塞模型 2、设置活塞模型的机械运动特性
不论VD2和VD3导通，还是VT2和VT3开通，负载 电压都是一UD。从VT2和VT3开通向VT1和VT4开 通切换时，VD1和VD4的续流情况和上述情况类 似。
11.8.2 SPWM产生电路
SPWM产生电路如图11.8.5所示，图中采
用LM339AJ比较器作为SPWM调制电路，函数发
生器XFG1产生1kHz的三角波信号作为载波信号
于信号波幅值的脉冲。这正好符合SPWM控制
的要求。
2. 单极性PWM控制方式
一个电压型单相桥式逆变电路如图11.8.2
所示，采用电力晶体管作为开关器件。设负载
为电感性，对各晶体管的控制按下面的规律进
行：在正半周期，让晶体管VT1一直保持导通，
当VT1和VT4导通时，负载上所加的电压为直流 电源电压UD。当VT1导通而使VT4关断后，由于 电感性负载中电流不能突变，负载电流将通过 二极管VD3续流，负载上所加电压为零。
如负载电流较大，那么直到使VT4再一次导通之 前，VD3一直持续导通。如负载电流较快地衰减 到零，在VT4再一次导通之前，负载电压也一直
为零。这样，负载上的输出电压uo就可得到零
和UD交替的两种电平。
同样，在负半周期，让晶体管VT2保持导 通。当VT3导通时，负载被加上负电压一 UD；当VT3关断时, VD4续流，负载电压为
工业机器人离线编程(ABB)5-4创建机械装置
一、工作任务
1、创建一个简易的活塞模型 2、建立活塞的机械运动特性
二、实践操作
在工业机器人工作站中，为了更好地展示效果，通常会为机器人周边的 模型制作动画效果，如输送带、夹具、滑台和活塞等（如图5-49、5-50所 示）。本节将以创建简易活塞装置为例进行说明。
uc，函数发生器XFG1产生50Hz的正弦波信号作
为调制信号ur 。XFG1和XFG2对话框设置如图
11.8.6所示，产生的波形如图11.8.7所示。通
11.8.3 SPWM逆变电路
SPWM逆变电路如图11.8.9（a）（b）所
示。图中函数发生器XFG1产生1kHz的三角波信
号作为载波信号uc，函数发生器XFG1产生50Hz
在ur的正负半周，对各开关器件的控制规律相 同。当ur＞uc时，给晶体管VT1和VT4以导通信 号，给VT2、 VT3以关断信号，输出电压uo=UD。 当ur＜uc时，给VT2 、VT3以导通信号，给VT1 和VT4以关断信号，输出电压Uo＝－UD。可以
看出，同一半桥上下两个桥臂晶体管的驱动信
的正弦波信号作为调制信号ur ，XFG1和XFG2
对话框设置如图11.8.6所示。
图中采用LM339AJ比较器作为SPWM调制电路， A2 3545AM作为反相放大器，产生的波形如图 11.8.9（c）所示。在负载电阻R4上的输出波 形如图11.8.9（d）所示。
二、实践操作
2、设置简易活塞的机械运动特性 双击“创建机械装置”中的“链接”，链接L1选择部件为套筒并设置为 BaseLink，单击应用。链接L2选择部件为活塞，单击应用，如图5-83、5-84 所示。
二、实践操作
2、设置简易活塞的机械运动特性 双击“创建机械装置”中的“接点”，设置关节名称：J1，关节类型：往复 的，其余参数按照图示设置，然后单击“应用”，如图5-85、5-86所示。
当 ur＜uc时使VT4关断，uo＝0；在ur的负半周， VT1关断，VT2保持导通，当ur＜uc时使VT3导
通，uo＝一UD，当ur＞uc时使VT3关断，uo＝0。 这样，就得到了PWM波形uo。图中虚线uof表示 uo中的基波分量。
像这种在ur的半个周期内三角波载波只在一个
方向变化，所得到输出电压的PWM波形也只在 一个方向变化的控制方式称为单极性PWM控制 方式。
二、实践操作
1、创建一个简易的活塞模型 右键单击“部件6”，完成套筒的颜色设置，将“部件5”、“部件6”更名 为活塞、套筒，并删除其他部件，如图5-76、5-77所示。
二、实践操作
1、创建一个简易的活塞模型 右键单击活塞，设置放置方式“一个点”，单击左上方“主点-从”坐标，选 择活塞底面圆的圆心；单击左上方“主点-到”坐标，选择套筒内部上表面圆 பைடு நூலகம்，然后单击“确定”完成放置，如图5-78~5-80所示。
二、实践操作
1、创建一个简易的活塞模型 右键单击组合体“部件3”，完成活塞和活塞杆的颜色设置，如图5-64、565所示。
二、实践操作
1、创建一个简易的活塞模型 在“建模”功能选项卡中，单击“固体”，选择“圆柱体”，完成内、外套 筒的创建（内：直径100mm、高度400mm ；外：直径120mm、高度 420mm），如图5-66、5-67所示。
二、实践操作
2、设置简易活塞的机械运动特性 单击右下方“设置转换时间”，设置不同姿态的转换时间，此例均设置为3s， 然后单击“确定”，关闭“创建机械装置”，如图5-91、5-92所示。
二、实践操作
2、设置简易活塞的机械运动特性 在“建模”功能选项卡中，选择Freehand中的“手动关节”，用鼠标拖动活 塞就可以实现上下移动，如图5-93、5-94所示。
二、实践操作
2、设置简易活塞的机械运动特性 单击“创建机械装置”中的“编译机械装置”，单击右下方“添加”，设置 姿态1的关节值：20，同时勾选原点位置，然后单击“应用”，如图5-87、 5-88所示。
二、实践操作
2、设置简易活塞的机械运动特性 单击右下方“添加”，设置姿态2名称：姿态_300，关节值：300（可拖动滚 动条实现），然后单击“确定”，如图5-89、5-90所示。
二、实践操作
1、创建一个简易的活塞模型 单击左上方“主点-从”坐标，选择活塞杆底面圆的圆心；单击左上方“主点 -到”坐标，选择活塞上表面圆心，然后单击确定完成放置，如图5-59~5-61 所示。
二、实践操作
1、创建一个简易的活塞模型 在“建模”功能选项卡中，单击“结合”，分别选择活塞杆和和活塞，然后 单击确定完成结合并移走原部件，如图5-62、5-63所示。
二、实践操作
1、创建一个简易的活塞模型 单击“选择部件”，右击活塞杆，设置放置方式“一个点”，然后单击“捕 捉中心”，如图5-57、5-58所示。
二、实践操作
1、创建一个简易的活塞模型 单击左上方“主点-从”坐标，选择活塞杆底面圆的圆心；单击左上方“主点 -到”坐标，选择活塞上表面圆心，然后单击确定完成放置，如图5-59~5-61 所示。
3. 双极性PWM控制方式
图11.8.2的单相桥式逆变电路采用双极性PWM 控制方式的波形如图11.8.4所示。在双极性方
式中ur的半个周期内，三角波载波是在正、负
两个方向变化的，所得到的PWM波形也是在两
个方向变化的。在ur的一周期内，输出的PWM 波形只有±UD两种电平，仍然在调制信号ur和
二、实践操作
1、创建一个简易的活塞模型 右键单击“部件5”内套筒，设置放置方式“两个框架”。“从框架”选择框 架2， “主框架”选择框架1，然后单击确定，如图5-72、5-73所示。
二、实践操作
1、创建一个简易的活塞模型 在“建模”功能选项卡中，单击“减去”，减去操作框中第1项选择“部件 4”，第2项选择“部件5”，然后单击确定完成求差并移走原部件，如图574、5-75所示。
二、实践操作
1、创建一个简易的活塞模型 右键单击活塞，设置放置方式“一个点”，单击左上方“主点-从”坐标，选 择活塞底面圆的圆心；单击左上方“主点-到”坐标，选择套筒内部上表面圆 心，然后单击“确定”完成放置，如图5-78~5-80所示。
二、实践操作
2、设置简易活塞的机械运动特性 在“建模”功能选项卡中，单击“创建机械装置”，设置机械装置模型名称 和类型分别为：简易活塞、设备，如图5-81、5-82所示。
在电感性负载的情况下，若VTT1和VT4处
于导通状态时，给VT1或VT4以关断信号，而给
VT2和VT3以开通信号后，则VT1或VT4立即关断，
因感性负载电流不能突变，VT2和VT3并不能立
即导通，二极管VD2和VD3导通续流。
当感性负载电流较大时，直到下一次VT1 和VT4重新导通前，负载电流方向始终未 变，VD2和VD3持续导通，而VT2和VT3始终 未开通。当负载电流较小时，在负载电流 下降到零之前，VD2和VD3续流，之后VT2