Campo de la automatización que estudia cómo mover con precisión partes de máquinas.
Vídeo del cielo nocturno creado con la función de exposición de tiempo/lapso de tiempo de una cámara DSLR . El fotógrafo añadió movimiento de la cámara ( control de movimiento ) montando la cámara en una montura telescópica computarizada que seguía en una dirección aleatoria fuera del eje ecuatorial normal.
El control de movimiento es un subcampo de la automatización , que abarca los sistemas o subsistemas involucrados en el movimiento de partes de máquinas de manera controlada. Los sistemas de control de movimiento se utilizan ampliamente en una variedad de campos con fines de automatización, incluida la ingeniería de precisión , la microfabricación , la biotecnología y la nanotecnología . [1] Los componentes principales involucrados generalmente incluyen un controlador de movimiento, un amplificador de energía y uno o más motores primarios o actuadores . El control de movimiento puede ser de bucle abierto o cerrado . En los sistemas de circuito abierto, el controlador envía una orden a través del amplificador al motor primario o al actuador, y no sabe si realmente se logró el movimiento deseado. Los sistemas típicos incluyen motor paso a paso o control de ventilador. Para un control más estricto y con mayor precisión, se puede agregar un dispositivo de medición al sistema (generalmente cerca del final del movimiento). Cuando la medición se convierte en una señal que se envía de regreso al controlador y el controlador compensa cualquier error, se convierte en un sistema de circuito cerrado.
Normalmente la posición o velocidad de las máquinas se controla mediante algún tipo de dispositivo como una bomba hidráulica , un actuador lineal o un motor eléctrico , generalmente un servo . El control de movimiento es una parte importante de la robótica y de las máquinas herramienta CNC , sin embargo en estos casos es más complejo que cuando se utiliza con máquinas especializadas, donde la cinemática suele ser más sencilla. Este último suele denominarse Control General de Movimiento (GMC). El control de movimiento se utiliza ampliamente en las industrias de embalaje, impresión, textil, producción de semiconductores y ensamblaje. Motion Control engloba todas las tecnologías relacionadas con el movimiento de objetos. Cubre todos los sistemas de movimiento, desde sistemas de tamaño micro, como microactuadores de inducción de tipo silicio, hasta sistemas microsiml, como una plataforma espacial. Pero hoy en día, el foco del control de movimiento es la tecnología de control especial de sistemas de movimiento con actuadores eléctricos como los servomotores CC/CA. El control de manipuladores robóticos también se incluye en el campo del control de movimiento porque la mayoría de los manipuladores robóticos son impulsados por servomotores eléctricos y el objetivo clave es el control del movimiento. [2]
Descripción general
La arquitectura básica de un sistema de control de movimiento contiene:
Un controlador de movimiento, que calcula y controla las trayectorias mecánicas (perfil de movimiento) que debe seguir un actuador ( es decir , planificación de movimiento ) y, en sistemas de circuito cerrado, emplea retroalimentación para realizar correcciones de control y así implementar el control de circuito cerrado.
Un variador o amplificador para transformar la señal de control del controlador de movimiento en energía que se presenta al actuador. Las unidades "inteligentes" más nuevas pueden cerrar los bucles de posición y velocidad internamente, lo que resulta en un control mucho más preciso.
Un motor primario o actuador , como una bomba hidráulica, un cilindro neumático, un actuador lineal o un motor eléctrico para el movimiento de salida.
En sistemas de circuito cerrado, uno o más sensores de retroalimentación, como codificadores absolutos e incrementales , resolutores o dispositivos de efecto Hall , para devolver la posición o velocidad del actuador al controlador de movimiento con el fin de cerrar los circuitos de control de posición o velocidad.
La interfaz entre el controlador de movimiento y su control es muy crítica cuando se requiere movimiento coordinado, ya que debe proporcionar una sincronización estrecha . Históricamente, la única interfaz abierta era una señal analógica, hasta que se desarrollaron interfaces abiertas que satisfacían los requisitos del control de movimiento coordinado, siendo la primera SERCOS en 1991, que ahora se ha mejorado a SERCOS III . Las interfaces posteriores capaces de control de movimiento incluyen Ethernet/IP , Profinet IRT , Ethernet Powerlink y EtherCAT .
Las funciones de control comunes incluyen:
Control de velocidad.
Control de posición (punto a punto): existen varios métodos para calcular una trayectoria de movimiento. A menudo se basan en los perfiles de velocidad de un movimiento, como un perfil triangular, un perfil trapezoidal o un perfil de curva en S.
Control de impedancia : este tipo de control es adecuado para la interacción con el entorno y la manipulación de objetos, como en la robótica.
Engranaje electrónico (o perfilado de levas): la posición de un eje esclavo está vinculada matemáticamente a la posición de un eje maestro. Un buen ejemplo de esto sería un sistema en el que dos tambores giratorios giran en una proporción determinada entre sí. Un caso más avanzado de engranajes electrónicos es el de levas electrónicas. Con leva electrónica, un eje esclavo sigue un perfil que es función de la posición maestra. Este perfil no necesita tener sal, pero debe ser una función animada.
¿Qué es un controlador de movimiento? Resumen técnico para ingenieros de movimiento
Otras lecturas
Tan KK, TH Lee y S. Huang, Control de movimiento de precisión: diseño e implementación , 2ª ed., Londres, Springer, 2008.
Ellis, George, Guía de diseño de sistemas de control, cuarta edición: uso de su computadora para comprender y diagnosticar controladores de retroalimentación
Referencias
^ Mamá, junio; Li, Xiaocong; Bronceado, Kok Kiong (2020). "1.1: Descripción general de los sistemas de control de movimiento". Optimización avanzada para sistemas de control de movimiento . Estados Unidos: CRC Press, Taylor & Francis Group. pag. 1.ISBN _ 978-1000037111.[1], libros de Google obtenido el 30 de abril de 2020.
^ Harashima, F. (1996). "Avances recientes de la mecatrónica". Actas del Simposio internacional IEEE sobre electrónica industrial . vol. 1. págs. 1–4. doi :10.1109/ISIE.1996.548386. ISBN0-7803-3334-9. S2CID 108759313.
