El homing en motion control se define como un modo de funcionamiento del servo, utilizado para referenciarlo en una posición mecánica concreta (absoluta).
El presente artículo pretende esclarecer porque utilizar este modo de funcionamiento y como hacerlo. Detallando los procedimientos más habituales para su implementación.
¿PARA QUÉ SIRVE?
Tal como ya se ha comentado, el homing permite referenciar una posición en el eje, normalmente para disponer de un origen a partir del cual realizar posicionados absolutos.
Recordemos que en un posicionado relativo la posición de origen sería indiferente, pues la consigna no deja de ser un incremento de unidades respecto la posición actual.
Normalmente se utiliza para servomotores con encoders incrementales, dado que no guardan la posición tras nuevo ciclo de alimentación... En la mayoría de casos, esto implica tener que volver a calibrarlos mediante el homing.
Aún así, puede requerirse hacer un homing a un servomotor con encoder absoluto. Ya sea para posicionarlo la primera vez que se pone en marcha o bien si la secuencia de la aplicación lo requiere...
Solemos distinguir entre dos tipos de homing; los de referenciado activo y pasivo.
En los activos, se hace una secuencia de movimientos hasta la detección de una señal física para, una vez en posición, dar el origen de referencia al eje.
En los pasivos, simplemente se da un origen de referencia al eje en la posición actual en la que se encuentra.
¿MÉTODOS?
Seguidamente se definirán, de forma genérica, los distintos procedimientos que habitualmente admite la funcionalidad de homing.
Cabe destacar que el uso de un método u otro se debe configurar en el eje previamente. De tal manera que, al lanzarse la instrucción de MC_Home, se ejecutará la secuencia acorde...
Empecemos con los referenciados activos:
La fase Z (o pulso índice) es una señal física del encoder que sirve como marca. Esta se activa cada vuelta de motor indicando al drive que ha vuelto a pasar por ese punto.
En el referenciado a la marca Z, se realiza un movimiento desde la posición actual hasta el siguiente pulso índice que detecte el drive. Una vez se llega a esa punto, se le da la nueva posición origen al eje.
Se suele utilizar como referencia para poder asegurar un posicionado exacto, pues esta señal nunca se desajustará...
Pero alerta... Cada motor tiene la fase Z en un punto distinto. Se debe tener eso presente, sobre todo, si se hace un cambio de motor.
- Referencia a señal de home:
La señal de home suele ser un sensor externo conectado a las entradas del drive. Específico para determinar la posición de origen, pues no tiene otra funcionalidad.
En el movimiento de referencia a la señal de home, el eje se mueve hasta la detección de la conmutación en dicha entrada. Es allí donde se establece la nueva posición de origen.
El motor no tiene porque parar y referenciarse en ese punto exacto... Es común que se aplique un offset respecto a la posición de detección para margar el origen.
También es muy común, para mayor precisión, que tras la detección del sensor se vaya buscar la fase Z más cercana para que ese punto sea el home.
- Referencia a final de carrera:
Los ejes también suelen tener finales de carrera (conectados a las entradas del drive). No dejan de ser sensores que sirven para imponer límites de hardware del motor, pero también pueden utilizarse para hacer el home.
En el movimiento de referencia a final de carrera, el eje se mueve hasta detectar el final de carrera (positivo o negativo). Normalmente, el motor se detiene y se produce otro movimiento de retorno hasta el punto de conmutación de dicha señal para establecer el origen.
Como en la referencia a señal de home, también se puede aplicar un offset respecto a esa posición o ir a buscar la fase Z más cercana antes de dar el origen.
Por lo que respecta al referenciado pasivo:
- Referencia para ajuste de posición:
En este caso, al ser un referenciado pasivo, el eje no realiza ningún movimiento al ejecutar el homing.
En este referenciado, la posición actual del motor se ajusta a un nuevo valor de posición deseado (origen).
¿EJEMPLO PRÁCTICO?
Imaginemos un servoaccionamiento acoplado a un husillo. Este mueve una carga de forma lineal y hará distintas secuencias de movimientos entre las posiciones -100 y +100 (en cm).
El caso es que queremos definir el origen en la posición 0 (central). Y, cada vez que se ponga en marcha el sistema se deberá hacer el calibrado en dicha posición...
El servodrive tiene conectados tres sensores que detectan la pieza (carga)... Dos finales de carrera (positivo y negativo, como límites de hardware) y otro que es la señal de home.
Los finales de carrera son el Negative limit input y Positive limit input, mientras que el sensor de home es el External home input.
Vamos a proponer un referenciado activo a señal de home, pero también utilizaremos los límites de hardware para la secuencia...
Seguidamente vemos como se propone configurar el método de homing en el eje:
Se ha definido la secuencia de tal manera que siempre se detecte la señal de home moviéndose en sentido positivo (para detectar siempre la misma parte de la pieza). Entonces, se pueden dar las siguientes situaciones que se ven en el gráfico:
1) Primero se detecta el External home input, con lo que ya se referencia el origen a 0.
2) Primero se detecta el Positive limit input, con lo que el motor se empieza a mover en sentido negativo hasta dar con el Negative limit input. Entonces, vuelve a moverse en sentido positivo hasta dar con el External home input (donde se referencia el origen a 0).
En el eje no solo se configura esta secuencia, evidentemente también sería necesario definir la dinámica del motor (velocidad, aceleración/desaceleración, etc).
¿PRECAUCIONES?
Tal como se muestra en el ejemplo anterior, la referencia de homing suele ser la posición 0, pero no tiene porque ser así siempre.
Se puede definir como origen cualquier posición, siempre que esté dentro del rango de trabajo del eje... Pues puede haber ejes configurados como rotativos (con módulo) o que tengan definidos límites de posición por software.
Las señales que intervienen en una secuencia de homing suelen ser, por naturaleza, de sensores normalmente cerrados (NC).
Esto es así por seguridad, pues en caso de desconexión es como si se activara la señal en cuestión. Esto evita posibles impactos mecánicos al no detectar las señales en cuestión.
El bloque de función MC_Home solo puede abortarse mediante el FB de MC_Stop o deshabilitando el de MC_Power del eje.
También dejaría de ejecutarse si se da cualquier error que no permite la correcta finalización del mismo.
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