BECKHOFF DK9321-1109-0009 - Handbuch (Seite 4)

TwinCAT
TwinCAT Supplement „Kinematic Transformation“
Application Note DK9321-1109-0009
Werkstück-Koordinaten-System​(PCS​–​Piece​Coordinate​System)​ist​unabhängig​von​der​verwendeten​Kinematik​und​wird​
bevorzugt​angewendet.​Auch​das​Maschinen-Koordinaten-System​(MCS​–​Machine​Coordinate​System)​ist​unabhängig​von​
der​verwendeten​Kinematik.​Das​Achs-Koordinaten-System​(ACS​–​Axis​Coordinate​System)​ist​abhängig​von​der​verwendeten​
Kinematik​und​wird​für​Referenzierung​bzw.​Homing​eingesetzt.
Die​Programmierung​der​Roboter​erfolgt​häufig​im​PCS​oder​MCS,​da​beide​Systeme​durch​den​kartesischen​Aufbau​sehr​
anschaulich​sind.​Zusätzlich​muss​die​Art​der​Kinematik​in​diesen​Systemen​nicht​berücksichtigt​werden,​da​durch​eine​
Transformation​die​entsprechenden​Bewegungsabläufe​berechnet​werden.​Im​Gegensatz​dazu​muss​bei​der​Programmierung​
in​ACS​der​Aufbau​der​Achsen​unbedingt​berücksichtigt​werden,​da​direkt​die​Bewegungsbefehle​der​Achsen​programmiert​
werden​müssen.​Daher​wird​diese​Art​der​Programmierung​nur​in​Ausnahmefällen​verwendet,​z.​B.​beim​Homing.
Transformation
Die​Kinematik​beschreibt​die​Untersuchung​der​Bewegungsmöglichkeiten​der​einzelnen​Glieder​des​Roboters​relativ​
zueinander.​Es​werden​die​auftretenden​Geschwindigkeiten​und​Beschleunigungen​bei​der​Bewegung​der​Gelenke​
berücksichtigt,​jedoch​nicht​die​auftretenden​Kräfte​und​die​Antriebsart​des​Gelenks​(aktiv/passiv).​Eine​unterschiedliche​
Anordnung​von​Gelenken​und​Gliedern​kann​die​identische​Bewegungsbahn​des​TCP​erzeugen​(vgl.​Abb​4).
​
TCP
TCP
Gelenk unten
Gelenk oben
x x
y y
Abb. 4 Identische TCP-Bewegung mit unterschiedlichen Mechaniken umsetzbar
Die​Transformation​beschreibt​im​Zusammenhang​der​Kinematik​die​notwendige​Berechnung,​um​von​einem​
Koordinatensystem​in​ein​anderes​zu​wechseln.​Bei​der​Betrachtung​von​Kinematiken​von​Robotern​stellen​sich​grundsätzlich​
zwei​Probleme.​Das​direkte kinematische Problem​(KP),​auch​als​Vorwärtstransformation​bezeichnet,​behandelt​die​
Berechnung​der​Lage​des​Tool-Center-Points​(TCP)​in​raumfesten​Koordinaten​aus​den​achsspezifischen​Gelenkkoordinaten​des​
Roboters.​Bei​dem​inversen kinematischen Problem​(IKP),​auch​als​inverse​Transformation​bezeichnet,​handelt​es​sich​um​
die​Umkehrrelation,​bei​dem​aus​der​Lage​des​TCPs​die​achsspezifischen​Gelenkkoordinaten​zu​bestimmen​sind.​Die​Aufgabe​
einer​Transformation​besteht​darin,​Position​und​Orientierung​der​Objekte​zueinander​so​zu​verändern,​dass​der​TCP​die​
gewünschten​Bewegungsbahnen​abfährt.
New Automation Technology Beckhoff 4
Anwendungshinweise​siehe​Disclaimer​auf​der​letzten​Seite