電子凸輪中的離合器與凸輪曲線

B0  2017年 12月25日 20:01


圖檔
前面幾篇說明了凸輪與電子凸輪的master position,這一集繼續電子凸輪的話題。
電子離合器的原理:離合器的用途在於從某個凸輪軸解耦合或者脫離。藉此可以幫助完成一些等待/不動作的週期,讓機構暫停。電子離合器乃是驅動器中的一個軟體功能,不會像實體的離合器機構有磨損的問題也不占空間。藉由數位控制訊號切換離合狀態,例如自master position脫離然後停在x_max也就是週期的結束位置; 或者平滑地依照時序切入動作中的master position。圖中顯示了離合器的示範動作,在t1的時候開始觸發解耦合,經軟體計算等到t2的時候開始煞車啟動解耦合,這樣的計算乃是以預先設定好的減速度並考慮要停止的位置規畫而得,於t3停止於週期的結束位置。
離合器切入於t4觸發,軟體依照加速度值與始終運動中的x_position計算出於t5開始加速才可以平滑地切入既有的master position,並於t6達到同步於master position的任務。

凸輪曲線y=f(x)的計算
這個功能為電子凸輪的核心功能。此函數的輸入為0到x_max的週期訊號,並藉以計算輸出訊號。通常這個函數以對照表(x一行;y一行)的形式展現,較少只以一條公式呈現其數學行為。
鋸齒狀的x位置波形將會依照上述對照表產生週期性的y輸出。對於表裡面點位之間採取不同形式的內插方法,如線性插補或者雲形曲線插補等以填滿點位之間的曲線對應。因此,若凸輪上具有較彎曲的片段,就會配置較多的表格點位,相較平穩的曲線則需要較少的表格點位,例如凸輪上代表靜止不動的片段,只需要頭尾兩個點位就夠了。內插的片段需要考慮讓加速度平滑變動以降低急跳度(jerk)的產生避免產生抖動。具體而言以雲形曲線函數構成的三次多項式內插片段維持了表格點位之連續的速度與加速度符合低震動特性。
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