0 引言

当前市场上电子组装类设备大多采用XY单驱结构，该结构因为是一侧驱动， 一侧从动，从原理上来说，从动侧的运动永远滞后于驱动侧，实际测试中，当龙门跨度大于1000MM时，速度在1000/S 时，从动侧实时监测会滞后0.05S。同时由于单侧驱动，会造成机构受力不均变形，实现高精度定位0.01MM，基本不可能。

因此，本文的高速精密龙门运动平台可以实现龙门跨度到2000MM的大型设备应用。适用于精密组装设备、AOI检测设备、异型元器件的插件等领域，相比较于传统的所谓龙门算法，采用的主从跟随的方式来解决问题。由此可见，高速精密龙门运动平台和运动控制算法结合，可以实现高性能、高精度和高效率的运动控制，满足现代制造业的需求和挑战。

1 介绍

本文提出了一种基于高速精密龙门运动平台，如图1所示，通过直线电机来实现左右两侧同时驱动，解决运动滞后和机构受力不均变形问题。同时配合高级的交叉移动轴控制算法来实现高速高精度运动定位。

图1一种基于高速精密龙门运动平台的结构图

高速精密龙门运动平台和运动控制算法，解决了龙门平台的交叉移动轴控制算法。对于交叉运动惯量问题，如果交叉轴的位置改变会导致重心的显著变化，采用一个额外的实时补偿算法用来消除这种影响。运动控制的SPiiPlus NT控制器是通过EtherCAT实时通讯来实现的，包含了支持高级龙门系统的标准固件。高级龙门算法是真正意义上的双驱龙门，是实现对双驱龙门系统的高性能控制的关键。原理如下：

1、高速精密龙门运动平台视觉定位技术原理：包括视觉定位和分辨技术原理，视觉系统由二个像机、光学镜头、多通道图像采集卡、工业计算机以及图像处理软件组成。Ccd1负责定位元器件。Ccd2负责产品的定位误差的计算。通过ccd1和ccd2的图像采集，对比、分析，实现坐标补尝，来进行高速高精度定位、产品组装、元器件的插件等功能。

2、工控技术原理：强大的集成能力和丰富的接口，把计算机技术，微电子技术，电气电线路，通讯技术、视觉检测技术、气动技术等技术整合起来，使生产和制造过程更加自动化、效率化、精确化，并具有可控性及可视性。

3、EtherCAT实时通讯技术原理：利用其强大的总线能力，为电气布线节省了大量时间。

4、多轴XYZ联动控制技术原理：利用三维坐标的特性控制XYZ在制定的三维空间内做出工步需求的动作，完成设备的多工位的功能。

综上所述，该高速精密龙门运动平台达到了结构简单，易于调整，动作平稳，动作顺畅，方便维修，换型方便的目的，为工业自动化大型高速高精度设备提供了参考和依据。其结构的优点具体如下：

1. 基于EtherCAT实时通讯，实时的监测和控制，使得运动平台能够更加准确地完成运动任务。

2. 采用龙门交叉移动轴控制算法，通过不断优化算法可以提高龙门运动平台的精度和效率，满足现代制造业的需求。

3. 多轴XYZ联动控制技术原理根据IE手法进行设计，减少点到点的动运路离和无用的运动时间。

4. 运动控制算法，实现工作头在三维空间进行可变拱形动作，通过优化运动控制算法，可以使得高速精密龙门运动平台在运动过程中具有更高的效率和响应速度。

5. 三维轨迹控制，实现障碍回避算法处理。实现工件在运动中进行视觉拍照及修正运动轨迹功能。

2 应用高速精密龙门运动平台和运动控制算法的作用

高速精密龙门运动平台和运动控制算法是现代制造业中密切相关的两个重要组成部分，它们在实际应用中紧密结合，共同作用于提高设备的精度和效率。具有以下作用：

1. 控制功能：大大提高了生产效率和产品品质。通过精确的定位系统，可以实现对设备的精密定位，提高生产的精度和稳定性。

2. 兼容性：通用性强，能够满足大型组装类设备的应用，适应不同的生产环境和要求，具有很强的适应性和灵活性。

3. 多轴联动控制：可以节省生产时间，满足复杂的工作需求，提高产能。

4. 报警功能：运动偏差警报功能。

5. IFMS智能工厂管理：实时生产动态，简化的分析报告。

6. 人性化设计：可实现人机协助，采用先进的控制算法和运动控制技术，可以实现高自动化程度的工作流程，减少人工干预，提高工作效率和产品质量。

因此，一种高速精密龙门运动平台和运动控制算法的设备应用，便于节省人手，产线自动化，直接大幅度降低了人工费用和减少劳动力短缺等带来的问题。同时还提升了生产效率，设备生产速度，比较容易掌握和控制生产进度，实现企业自动化程度提高。

3 意义

随着技术的不断发展和创新，高速精密龙门运动平台在性能、精度和功能等方面都得到了不断的提升和拓展，高速精密龙门运动平台是一种用于实现快速、准确、稳定的运动控制的设备。在现代制造业中具有广泛的应用前景和重要的实用价值。因此，对于基于高速精密龙门运动平台和运动控制算法的研究具有重大意义。该平台通过两个关键部分：运动控制和通讯。运动控制方面，通过采用先进的运动控制算法，可以对平台的运动进行精确控制，从而实现高性能控制。通讯方面，采用EtherCAT实时通讯技术，可以实现高速、高精度的数据传输，从而实现对双驱龙门系统的实时监控和控制。

参考文献：

[1] 贺云波;李展超.面向IC封装的龙门运动平台同步控制算法[J].机床与液压,2020,48(22):120-124.

[2] 刘仲武;孟凡豪;牛彦杰;赵倩.龙门双驱直线电动机运动平台滑模控制研究与实现[J].制造技术与机床,2014,(09):85-90.

[3] 吴奎.龙门式精密运动平台的滑模控制算法研究与实现[D].广东工业大学,2012.

[4] 郝晓俊.工业以太网实时通讯技术分析[J].现代工业经济和信息化,2018,8(12):90-91.DOI:10.16525/j.cnki.14-1362/n.2018.12.37

[5] 匡佳维;周细枝;黎仕;姚主林;方文康.龙门双驱系统转速跟踪同步耦合控制[J/OL].机床与液压,1-8[2023-11-28]http://kns.cnki.net/kcms/detail/44.1259.TH.20230525.1548.002.html.

[6] 王大为.双驱式高精度数控铣削实验系统研究与设计[D].大连理工大学,2010.