SIEMENS三亚市西门子中国总代理商-西门子变频器伺服电机总代理

从同步的实现方式看，同步指令仅仅保证从轴与主轴的位置关系；从同步的结果上看，也jinxian于对同步的偏差进行监控，并不进行进一步的调节。所以说，从轴本身的动态特性与位置控制精度是衡量同步效果的关键，如果是多个从轴以一个虚轴作为主轴的同步应用，要保证多个从轴位置或者速度同步，必须要求各个从轴本身的动态响应能力一致。

例如，结合调试软件Scout，西门子运动控制器Simotion为用户提供了测量两个轴动态特性是否一致的圆弧测试手段。圆弧测试是指系统自动地向两个轴发送正/余弦信号的位置给定，然后采集两个轴的实际位置，并根据以下公式来绘制两个轴合成的运行轨迹，即圆弧。

下图1所示为圆周测试信号。下图2所示为圆周测试结果。

图1 圆周测试信号

图2 圆周测试结果

通过以上圆弧测试的结果，可以得到两个独立轴的动态特性一致性。如果两个轴的动态特性不一致，可以通过优化使得二者达到一致。另一方面，从主轴实际值到从轴的设定需要传递时间，时间的长短取决于通信周期以及采样周期。主从同步的时间延迟引起的同步偏差，可以通过从轴外推或者是主轴设定值延迟的方式来消除。

凸轮

凸轮（Cam）事实上也属于同步的范畴，与齿轮同步Zui大的区别在于，齿轮同步主从轴之间的位置或速度关系是直线关系，而凸轮可以任意插补这种位置关系，也可以通过多次函数来定义二者之间的关系。在Simotion中，一段Cam插补曲线可以由12个点构成。Cam曲线设定如下图所示。

Cam曲线设定

如果采用多次函数来定义从轴与主轴之间的位置关系，可以通过多项式来完成。

与齿轮同步一样，Cam的幅值与偏置也是可以在运行过程中实时调整的，这一点在实际应用中极其重要。另外，也可以在运行过程中增加插补点来修改Cam曲线。

路径插补功能

数控装备加工对象的轮廓形状往往是各种各样的，这些轮廓一般都是用直线、圆弧、螺旋线、抛物线和自由曲线等典型的线形来描述的。

数控装置中一般都或多或少地具有上述线形的控制方法，即插补控制算法，其中Zui基本的是直线和圆弧插补。例如，汽车活塞的加工属于非圆加工，其加工文件可以由椭圆界面以及锥形曲线插补完成。在具有某线形插补算法的数控装置中，零件加工程序的编制可大大简化。一般仅提供描述该线形所必需的相关参数，如对直线，提供其起点和终点；对圆弧，提供起点和终点、顺圆或逆圆以及圆心相对于起点的位置。因此，为了实现轨迹控制，必须在运动过程中实时计算出满足线形和进给速度要求的若干中间点（在起点和终点之间），这就是数控技术中插补（Interpolation）的概念。据此，可对插补定义如下：所谓插补，就是根据给定进给速度和给定轮廓线形的要求，在轮廓的已知点之间确定一些中间点的方法，这种方法称为插补方法或插补原理。而对于每种方法（原理）又可能用不同的计算方法来实现，这种具体的计算方法称之为插补算法。对于轮廓控制系统来说，Zui重要的功能便是插补功能，这是由于插补运算是在机床运动过程中实时进行的，即在有限的时间内，必须对各坐标轴实时地分配相应的位置控制信息和速度控制信息。轮廓控制系统正是因为有了插补功能，才能加工出各种形状复杂的零件。可以说，插补功能是轮廓控制系统的本质特征。因此，插补算法的优劣，将直接影响CNC系统的性能指标。

Simotion为用户提供了基于3轴以下的路径插补。三维以下包括三维的位置控制都可以通过插补的方式来确定路径。路径可以有直线、圆弧以及多项式曲线3种方式，如下图所示。

3种路径插补方式

下面比较一下Path Interpolation与Cam的异同。与Cam一样，路径插补的功能是为了生成位置轴的profile文件，但Cam利用轴与轴之间的函数关系式来完成插补，轴与轴之间并不确定平面或空间的概念，用到的所有数据都是标量。例如，通过提供的几个（x,y）点的坐标来完成两个轴位置轨迹之间的线性同步关系。再如，通过多项式y＝1－4x＋4x2 ＋0.5sin（x＋0.5）确定从轴y与主轴位置x之间的跟随关系，如下图所示。

而Path Interpolation功能更突出体现空间路径的概念。如三维空间的多项式插补，并不需要确定轴之间的直接函数关系，直接定义几个轴的合成运动，所合成的运动轨迹上的每一个点都是一个三维或者二维矢量，可以借助矢量矩阵来设定三维变量同第4变量P的关系，即

其中，在编程时需要提供的数据有目标位置以及4个空间矢量坐标：A2 、A3 、A4 、A5 ，方程又可以写成如下形式：

如下图所示，Simotion为用户提供了方便的路径定义界面，利用此界面可以选择二维或三维插补，可以设定曲线或圆弧插补等。

插补程序

当在Simotion的系统任务中调用此命令时，系统会自动计算此路径在二维或三维空间的投影，以此作为各个轴的位置给定与速度给定。