Elmo運動(dòng)控制系統相比較之前傳統的裝配系統能夠獲得更高的裝配精度，大幅度提升裝配效率，完成復雜多樣的裝配要求。 

　　關(guān)鍵詞  Elmo運動(dòng)控制系統   MAESTRO　  CAN Open現場(chǎng)總線(xiàn) 

　　飛機的部件成千上萬(wàn)，其中很多的結構件為鈑金件或復合材料組成的薄型板狀結構，其特點(diǎn)是外形復雜，連接面多為不規則曲面，同時(shí)其材料和形狀決定了其具有的工藝剛性相對比較小，容易變形，給加工和裝配都帶來(lái)了比較大的困難。近年來(lái)，隨著(zhù)自動(dòng)化水平的不斷提高，通過(guò)引入了先進(jìn)的數控技術(shù)，使得零件的加工技術(shù)得到了大幅度的提升，零件的制造周期大大縮短，品質(zhì)也得到了很大的改善。但是，飛機的部件裝配與整體機身的裝配仍沿用傳統的方法，無(wú)法適應先進(jìn)的數控加工技術(shù)帶來(lái)的效率的提高。飛機裝配技術(shù)已經(jīng)制約著(zhù)飛機制造業(yè)的發(fā)展。本文主要介紹了通過(guò)使用Elmo運動(dòng)控制系統，借助多點(diǎn)成形技術(shù)實(shí)現飛機柔性數字化裝配。 

　　系統工藝流程 

　　多點(diǎn)成形技術(shù)是柔性工裝設計的技術(shù)基礎，其基本原理為采用多個(gè)均勻離散的點(diǎn)來(lái)擬合飛機裝配部件的三維型面，通過(guò)精確的數字建模，控制各點(diǎn)的點(diǎn)位來(lái)達到精準的控制，使工裝表面完全貼合飛機零件表面。使用這種柔性裝配技術(shù)可以使飛機裝配型架的制造周期大大縮短，并可以取代大部分固定裝配型架。同時(shí)由于其采用了離散式的點(diǎn)位控制方式，使得該系統具有可重構性，一套該系統可以完成多種表面形狀的零件工裝。 

　　固定飛機薄壁板采用的是行列可移動(dòng)式動(dòng)態(tài)工裝，其基本元器件為可移動(dòng)的導軌副以及高度可以調整的支撐夾持單元，以上元器件的控制均通過(guò)數控伺服完成，通過(guò)伺服的不同位置調整使整個(gè)工裝系統按照理論的點(diǎn)位分布，使蒙皮達到理論的工裝外形。 

　　系統框架 

　　本系統主要包括以下幾個(gè)部分：系統計算機主要計算并且給出數學(xué)模型；人機界面可以實(shí)時(shí)的顯示和設定一些現場(chǎng)的工作參數；三維激光測量可以反饋實(shí)際的位置值回當前的系統計算機；以色列Elmo公司的MAESTRO多軸控制器為本運動(dòng)控制系統的核心，配合CAN總線(xiàn)上掛接的多顆Elmo公司的伺服驅動(dòng)器完成對多個(gè)點(diǎn)位的位置控制；同時(shí)，由于工藝方面需要的夾持等功能，故CAN總線(xiàn)上還掛接有一些現場(chǎng)總線(xiàn)I/O。 

　　通訊部分，主要包括兩大層面： 

　　第一層面為以太網(wǎng)層，滿(mǎn)足標準的TCP/IP協(xié)議，應用該通訊方式主要有以下好處 

　　通訊距離長(cháng)，以太網(wǎng)的通訊極限一般可以控制到200米，基本上滿(mǎn)足了大型飛機等設備的裝配空間，同時(shí)避免了使用光纖通訊所耗費的大量的成本 

　　標準的TCP/IP協(xié)議，普通的計算機、工控設備可以很好的接入 

　　一般用戶(hù)都比較熟悉使用，應用控制等技術(shù)相對比較穩定、成熟 

　　同時(shí)配合人機界面在設備現場(chǎng)通過(guò)RS-232方式操控和設定工作參數，彌補了以太網(wǎng)長(cháng)通訊距離造成的操作不便 

　　第二個(gè)層面為現場(chǎng)總線(xiàn)層面，采用了目前在歐美普遍使用的CAN總線(xiàn)形式，使用該總線(xiàn)會(huì )給該系統帶來(lái)如下的好處 

　　CAN總線(xiàn)為一種集分布式控制和實(shí)時(shí)控制于一體的串行通訊局域網(wǎng)絡(luò )，其高可靠性、高性能、高實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)已經(jīng)得到了廣泛的認可和應用 

　　系統使用的CAN總線(xiàn)全面支持CANOpen 層面的DS301、DS305、DS401、DS402等協(xié)議，DS401、DS402這兩個(gè)協(xié)議為基于運動(dòng)控制所開(kāi)發(fā)的通訊協(xié)議，可以直接應用于運動(dòng)控制場(chǎng)合 

　　由于以色列Elmo公司的產(chǎn)品全部采用的是CANOpen協(xié)議，其相關(guān)的通訊底層協(xié)議全部為開(kāi)放式，方便客戶(hù)與自己的其他設備連接通訊 

　　CAN總線(xiàn)上可以?huà)旖悠渌脑O備，例如現場(chǎng)總線(xiàn)I/O，但是所掛接設備必須支持CANOpen協(xié)議 

　　每個(gè)CAN總線(xiàn)理論上可以支持最多108個(gè)節點(diǎn)(Node)，以色列Elmo公司目前的MAESTRO多軸控制器最多具有2路CAN總線(xiàn)，理論上最多支持216個(gè)節點(diǎn)，每個(gè)節點(diǎn)均可以?huà)旖铀欧姍C或者CAN總線(xiàn)設備，故對于未來(lái)設備的擴展帶來(lái)了很多的方便之處 

　　MAESTRO的特點(diǎn) 

　　以色列Elmo公司設計生產(chǎn)的MAESTRO為一種基于網(wǎng)絡(luò )的多軸運動(dòng)控制器，可以完成2D、2.5D的差補，多個(gè)軸的同步以及開(kāi)始、停止等類(lèi)似PLC的運動(dòng)控制功能，同時(shí)其在整個(gè)系統的通訊層面可以完成的工作很豐富，諸如：網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)關(guān)；各個(gè)節點(diǎn)的狀態(tài)的監控；運動(dòng)的網(wǎng)絡(luò )遠程訪(fǎng)問(wèn)和控制；CAN現場(chǎng)總線(xiàn)的主站等。 

　　一種基于MAESTRO的多軸運動(dòng)控制系統可以簡(jiǎn)單的用如下的框圖來(lái)表示： 

　　其中，我們需要明確幾個(gè)定義： 

　　軸：每一臺驅動(dòng)器與每一臺電機組成對，完成單個(gè)運動(dòng)的控制，我們稱(chēng)其為軸。 

　　組：由多個(gè)軸組成，可以由MAESTRO發(fā)相同的同步指令到組里面的各個(gè)軸，其中每個(gè)獨立的軸均可以完成獨立的運動(dòng)，同時(shí)我們要求構成組的每個(gè)軸的運動(dòng)形式必須要一致。組可以定義多個(gè)。 

　　矢量組：一般為由兩個(gè)獨立的軸組成的組，通過(guò)嚴格的控制時(shí)鐘同步來(lái)獲得精確的單軸運動(dòng)定位，借此獲得期望的系統性能，同時(shí)矢量組可以完成兩個(gè)軸的直線(xiàn)差補、圓弧差補以及螺旋差補等功能。同樣，矢量組也可以定義多個(gè)?！　?nbsp;

　　作為CAN現場(chǎng)總線(xiàn)主站的MAESTRO可以提供很多的網(wǎng)絡(luò )功能，其中包括了完成網(wǎng)絡(luò )配置；偵測并描述出CAN網(wǎng)絡(luò )中存在的CAN設備；通過(guò)使用標準的CANOpen協(xié)議完成CAN網(wǎng)絡(luò )信息的接收和發(fā)送；CAN網(wǎng)絡(luò )報警信息處理；根據其內部自帶的同步機制完成時(shí)鐘同步；通過(guò)使用CANOpen的DS301、DS305、DS401、DS402協(xié)議完成各個(gè)CAN設備之間的通訊等。同時(shí)，其作為同步運動(dòng)控制器還可以實(shí)現以下一系列的同步功能：發(fā)送同步運動(dòng)指令到指定的運動(dòng)單元軸；同步運動(dòng)單元軸之間的啟動(dòng)和停止等動(dòng)作；通過(guò)其內部的callback功能實(shí)現對運動(dòng)完成以及Elmo驅動(dòng)器內部定義的觸發(fā)條件等的監控；以及發(fā)送通知到上位機等。 

　　在與上位機通訊的過(guò)程中，MAESTRO可以使用的通訊方式有TCP/IP以及RS-232。通過(guò)該通訊可以完成的功能包括：程序的上傳和下載；系統當前的狀態(tài)反饋；用戶(hù)程序運行情況的反饋；傳輸和解釋對MAESTRO的指令以及對任意一臺終端CAN設備的操作指令。用戶(hù)還可以通過(guò)使用Elmo公司提供的Composer軟件通過(guò)這條通路完成對終端Elmo驅動(dòng)器的直接操作和監控。 

　　在運行用戶(hù)程序方面，MAESTRO也有其獨有的一些特點(diǎn)：其作為一個(gè)全面可編程的運動(dòng)控制器可以實(shí)現并完成多軸運動(dòng)的編程工作；可以運行一個(gè)或者多個(gè)用戶(hù)程序；用戶(hù)可以通過(guò)使用MAESTRO的編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現對其的編程操作，其編程語(yǔ)言與Elmo公司的驅動(dòng)器的編程語(yǔ)言類(lèi)似，都屬于類(lèi)C的計算機語(yǔ)言，非常容易掌握；同時(shí)，其編程環(huán)境可以使用Elmo公司提供的Elmo Studio軟件來(lái)輕松實(shí)現。