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轴配置说明


1. 概述

本文档详细说明SISO系统中运动轴的配置方法，包括配置文件格式、参数说明以及配置示例。轴配置对于系统的运动控制精度和稳定性至关重要，用户应根据实际设备情况正确配置相关参数。


2. 配置文件格式

轴配置可以通过配置文件或系统界面进行设置。配置文件通常采用XML或JSON格式，存储在系统配置目录中。


2.1 基本配置结构

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<AxesConfig>
  <Axes>
    <Axis>
      <Id>1</Id>
      <Name>X-Axis</Name>
      <Type>Linear</Type>
      <MotorType>Servo</MotorType>
      <ControllerId>1</ControllerId>
      <AxisNumber>0</AxisNumber>
      <Enable>true</Enable>

      <!-- 机械参数 -->
      <Mechanical>
        <TravelRange>1000.0</TravelRange>
        <Unit>mm</Unit>
        <GearRatio>1.0</GearRatio>
        <LeadScrewPitch>5.0</LeadScrewPitch>
        <PulleyRatio>1.0</PulleyRatio>
      </Mechanical>

      <!-- 编码器参数 -->
      <Encoder>
        <CountsPerRevolution>131072</CountsPerRevolution>
        <CountsPerUnit>26214.4</CountsPerUnit>
        <Direction>Positive</Direction>
      </Encoder>

      <!-- 运动参数 -->
      <Motion>
        <MaxSpeed>500.0</MaxSpeed>
        <MaxAcceleration>1000.0</MaxAcceleration>
        <MaxDeceleration>1000.0</MaxDeceleration>
        <Jerk>10000.0</Jerk>
        <HomeSpeed>50.0</HomeSpeed>
        <JogSpeed>30.0</JogSpeed>
        <CreepSpeed>10.0</CreepSpeed>
      </Motion>

      <!-- 限位配置 -->
      <Limits>
        <PositiveLimit>1000.0</PositiveLimit>
        <NegativeLimit>0.0</NegativeLimit>
        <SoftLimitEnable>true</SoftLimitEnable>
        <HardLimitEnable>true</HardLimitEnable>
      </Limits>

      <!-- 回零配置 -->
      <Homing>
        <HomeMode>ActiveLimitHome</HomeMode>
        <HomeDirection>Negative</HomeDirection>
        <HomeOffset>10.0</HomeOffset>
        <HomeSensorId>101</HomeSensorId>
      </Homing>

      <!-- IO映射 -->
      <IOMapping>
        <PositiveLimitSensor>1</PositiveLimitSensor>
        <NegativeLimitSensor>2</NegativeLimitSensor>
        <HomeSensor>3</HomeSensor>
        <ServoEnable>11</ServoEnable>
        <ServoAlarm>12</ServoAlarm>
      </IOMapping>
    </Axis>

    <!-- 更多轴配置... -->
  </Axes>
</AxesConfig>


3. 配置参数说明


3.1 基本参数


参数
类型
说明
是否必需


Id
Integer
轴的唯一标识ID
是


Name
String
轴的名称（如X轴、Y轴等）
是


Type
String
轴类型（Linear-直线轴、Rotary-旋转轴）
是


MotorType
String
电机类型（Servo-伺服电机、Stepper-步进电机）
是


ControllerId
Integer
控制器ID
是


AxisNumber
Integer
在控制器中的轴号
是


Enable
Boolean
是否启用该轴
是


3.2 机械参数


参数
类型
说明
是否必需


TravelRange
Double
轴的行程范围
是


Unit
String
单位（mm、deg等）
是


GearRatio
Double
齿轮传动比
否


LeadScrewPitch
Double
丝杠导程（对于直线轴）
否


PulleyRatio
Double
皮带轮传动比
否


3.3 编码器参数


参数
类型
说明
是否必需


CountsPerRevolution
Integer
编码器每转脉冲数
是


CountsPerUnit
Double
每单位移动对应的脉冲数
是


Direction
String
运动方向（Positive-正向、Negative-反向）
是


3.4 运动参数


参数
类型
说明
是否必需


MaxSpeed
Double
最大运动速度
是


MaxAcceleration
Double
最大加速度
是


MaxDeceleration
Double
最大减速度
是


Jerk
Double
加加速度
否


HomeSpeed
Double
回零速度
是


JogSpeed
Double
点动速度
是


CreepSpeed
Double
爬行速度（用于精确定位）
否


3.5 限位配置


参数
类型
说明
是否必需


PositiveLimit
Double
正向软限位值
否


NegativeLimit
Double
负向软限位值
否


SoftLimitEnable
Boolean
是否启用软限位
否


HardLimitEnable
Boolean
是否启用硬限位
否


3.6 回零配置


参数
类型
说明
是否必需


HomeMode
String
回零模式
是


HomeDirection
String
回零方向
是


HomeOffset
Double
回零偏移量
否


HomeSensorId
Integer
回零传感器ID
否


3.7 IO映射


参数
类型
说明
是否必需


PositiveLimitSensor
Integer
正向限位传感器IO点
否


NegativeLimitSensor
Integer
负向限位传感器IO点
否


HomeSensor
Integer
回零传感器IO点
否


ServoEnable
Integer
伺服使能IO点
否


ServoAlarm
Integer
伺服报警IO点
否


4. 回零模式说明


回零模式
描述


ActiveLimitHome
主动回零（碰到限位后返回）


PassiveHome
被动回零（等待外部信号触发）


SensorHome
传感器回零（找到原点传感器信号）


IndexHome
编码器索引回零


NoHome
无需回零


5. 配置示例


5.1 X轴配置示例

<Axis>
  <Id>1</Id>
  <Name>X-Axis</Name>
  <Type>Linear</Type>
  <MotorType>Servo</MotorType>
  <ControllerId>1</ControllerId>
  <AxisNumber>0</AxisNumber>
  <Enable>true</Enable>

  <!-- 机械参数 -->
  <Mechanical>
    <TravelRange>1000.0</TravelRange>
    <Unit>mm</Unit>
    <GearRatio>1.0</GearRatio>
    <LeadScrewPitch>5.0</LeadScrewPitch>
    <PulleyRatio>1.0</PulleyRatio>
  </Mechanical>

  <!-- 编码器参数 -->
  <Encoder>
    <CountsPerRevolution>131072</CountsPerRevolution>
    <CountsPerUnit>26214.4</CountsPerUnit>
    <Direction>Positive</Direction>
  </Encoder>

  <!-- 运动参数 -->
  <Motion>
    <MaxSpeed>500.0</MaxSpeed>
    <MaxAcceleration>1000.0</MaxAcceleration>
    <MaxDeceleration>1000.0</MaxDeceleration>
    <Jerk>10000.0</Jerk>
    <HomeSpeed>50.0</HomeSpeed>
    <JogSpeed>30.0</JogSpeed>
    <CreepSpeed>10.0</CreepSpeed>
  </Motion>

  <!-- 限位配置 -->
  <Limits>
    <PositiveLimit>1000.0</PositiveLimit>
    <NegativeLimit>0.0</NegativeLimit>
    <SoftLimitEnable>true</SoftLimitEnable>
    <HardLimitEnable>true</HardLimitEnable>
  </Limits>

  <!-- 回零配置 -->
  <Homing>
    <HomeMode>ActiveLimitHome</HomeMode>
    <HomeDirection>Negative</HomeDirection>
    <HomeOffset>10.0</HomeOffset>
    <HomeSensorId>101</HomeSensorId>
  </Homing>
</Axis>


5.2 旋转轴配置示例

<Axis>
  <Id>4</Id>
  <Name>Theta-Axis</Name>
  <Type>Rotary</Type>
  <MotorType>Servo</MotorType>
  <ControllerId>1</ControllerId>
  <AxisNumber>3</AxisNumber>
  <Enable>true</Enable>

  <!-- 机械参数 -->
  <Mechanical>
    <TravelRange>360.0</TravelRange>
    <Unit>deg</Unit>
    <GearRatio>10.0</GearRatio>
    <LeadScrewPitch>0.0</LeadScrewPitch>
    <PulleyRatio>1.0</PulleyRatio>
  </Mechanical>

  <!-- 编码器参数 -->
  <Encoder>
    <CountsPerRevolution>131072</CountsPerRevolution>
    <CountsPerUnit>364.09</CountsPerUnit>
    <Direction>Positive</Direction>
  </Encoder>

  <!-- 运动参数 -->
  <Motion>
    <MaxSpeed>180.0</MaxSpeed>
    <MaxAcceleration>360.0</MaxAcceleration>
    <MaxDeceleration>360.0</MaxDeceleration>
    <Jerk>3600.0</Jerk>
    <HomeSpeed>60.0</HomeSpeed>
    <JogSpeed>30.0</JogSpeed>
    <CreepSpeed>10.0</CreepSpeed>
  </Motion>

  <!-- 限位配置 -->
  <Limits>
    <PositiveLimit>360.0</PositiveLimit>
    <NegativeLimit>0.0</NegativeLimit>
    <SoftLimitEnable>false</SoftLimitEnable>
    <HardLimitEnable>false</HardLimitEnable>
  </Limits>

  <!-- 回零配置 -->
  <Homing>
    <HomeMode>SensorHome</HomeMode>
    <HomeDirection>Positive</HomeDirection>
    <HomeOffset>0.0</HomeOffset>
    <HomeSensorId>104</HomeSensorId>
  </Homing>
</Axis>


5. 参数调整建议


5.1 运动参数调整


速度参数：根据负载情况和设备刚性调整，避免机械振动

加速度/减速度：过大可能导致机械冲击，过小会影响效率

加加速度（Jerk）：平滑运动过渡，减少振动

回零参数：回零速度不宜过快，确保定位准确性


5.2 安全参数


限位配置：确保硬限位和软限位都正确设置，避免机械碰撞

方向设置：确保运动方向正确，避免反方向运动造成危险

使能控制：设置正确的伺服使能信号，确保安全运行


6. 常见问题与解决方案


6.1 运动精度问题


检查编码器参数设置是否正确
确认机械传动部分是否存在间隙或松动
调整速度和加速度参数，减少振动


6.2 回零异常


确认回零传感器安装位置和连接是否正确
检查回零模式设置是否与实际硬件匹配
调整回零速度和方向参数


6.3 运动不平滑


增加Jerk参数值，使速度变化更加平滑
检查机械系统是否有卡滞或摩擦过大的情况
调整PID参数（如果控制器支持）


6.4 限位触发


确认限位传感器连接和设置是否正确
检查软限位参数是否设置合理
确认轴的运动范围与实际机械结构匹配