Corectarea erorilor de poziționare în sistemul de mișcare liniară

Progresul tehnologiei servo înseamnă că clienții se așteaptă ca mașinile lor de servocontrol să funcționeze cu performanțe din ce în ce mai mari. Un indice de performanță este precizia de poziționare a mașinii. O precizie mai bună a mașinii poate asigura că piesele și produsele fabricate au o calitate superioară. Prin urmare, dezvoltarea rulmenților consideră că poziționarea precisă este cerința cheie la selectarea sau dezvoltarea unui sistem servo.

Factori care afectează precizia

În timpul funcționării, precizia sistemului poate fi afectată de mai multe condiții sau factori, rezultând performanțe inacceptabile.

Encoder: în timpul procesului de fabricație a unui astfel de echipament, defectele de performanță mecanice, electronice sau optice introduse în encoder pot duce la erori de poziționare. Condițiile de mediu și zgomotul electronic pot afecta, de asemenea, calitatea semnalului codificatorului.

Sarcină: îndoirea componentelor în sistemul mecanic poate cauza erori de poziționare.

Ortogonalitate: este aplicabilă pentru a realiza o poziționare precisă prin bancul de lucru XY. Cursurile axei X și ale axei Y trebuie să fie în unghi drept unul față de celălalt (ortogonale). Dacă cele două rânduri de curse nu sunt ortogonale, cursa axei Y va produce o eroare de poziționare în direcția X și invers.

Jocul: jocul este o funcție a jocului dintre dinții de legătură din transmisie. Jocul normal permite angrenajelor să se îmbine fără a se lipi împreună pentru a oferi spațiu de lubrifiere. De exemplu, când piulița șurubului de plumb se rotește adesea în direcția opusă, poate apărea un joc excesiv, ceea ce duce la o eroare de poziționare.

Histerezis: eroarea histerezis se referă la diferența dintre poziția actuală și poziția de comandă cauzată de răspunsul inconsecvent al sistemului la semnalele de intrare crescute și scăzute.

Metoda de corectare a erorilor

Pentru a aplica cea mai eficientă metodă de corectare a erorii de poziționare, stabiliți mai întâi dacă eroarea este repetabilă. Atunci când abaterea poziției țintă este măsurabilă și repetabilă, unele funcții sau algoritmi pot fi utilizați în servomotor pentru a obține și menține precizia necesară. Când eroarea de poziționare este aleatorie și neregulată, cea mai bună corecție poate fi obținută prin echipamente externe. Apoi, luați ca exemplu driverul servo cdhd2.

Repetabilitate erori

Repetabilitate se referă la capacitatea sistemului de mișcare de a reveni la o anumită poziție din nou și din nou. Precizia se referă la valoarea intervalului de măsurare atunci când sistemul revine la o anumită poziție. Precizia se referă la apropierea sistemului de o măsurătoare sau de o poziție reală.

În general, repetabilitatea erorii de poziționare poate fi determinată prin deplasarea și măsurarea poziției definite. Acest proces poate utiliza dispozitive externe de feedback de precizie, cum ar fi interferometrele laser.

Să presupunem că controlerul de mișcare instruiește o fază liniară să se deplaseze într-o anumită poziție. Odată ce mișcarea este completă, echipamentul va măsura poziția reală a scenei. Repetați ciclul de măsurare a mișcării de comandă până când puteți determina dacă apar erori de poziționare și, dacă da, dacă acestea sunt întotdeauna egale. Eroarea de poziționare poate varia în funcție de procesul de deplasare. Prin urmare, este necesar să se testeze repetabilitatea unei serii de puncte din sistemul de mișcare liniară.

Atunci când sunt erori de repetabilitate, apariția lor este previzibilă, iar firmware-ul servo driverului poate oferi corecția necesară în timp ce realizează și menține precizia fără dispozitive de feedback auxiliare sau externe.

Compensare armonică

Dacă este necesar să se ia în considerare dacă bucla de control servo ar trebui compensată pentru armonici, perturbația din ciclul motorului ar trebui să aibă un mod fix. Aceasta arată că există o eroare armonică în sistem. De exemplu, cuplul de cogging al motorului este cauzat de structura mecanică a motorului. Cuplul de cogging apare de obicei la motorul liniar cu miez de fier, deci poate fi corectat prin compensare armonică.

Servodriverul cdhd2 conține un algoritm de compensare armonică pentru a corecta perturbările de cuplu și de feedback, care pot fi cauzate de defecte mecanice ale motorului și/sau defecte ale feedback-ului. Algoritmul de corecție armonică poate face față perturbației cu modul repetabil într-un pas motor în motor liniar sau o viteză mecanică în motor rotativ.

Înainte de a aplica algoritmul, este de asemenea important să identificați corect sursa de interferență și să utilizați tipul corect de compensare armonică. Dacă un sistem adoptă feedback cu rezoluție și sunt detectate două moduri de interferență în fiecare ciclu, este probabil să aibă nevoie de compensare armonică bazată pe feedback.

Corectarea erorilor de cartografiere

Unele erori de poziționare repetabile nu pot fi corectate prin analiza expresiilor. Sistemul de mișcare poate pierde din precizie și doar câteva puncte de-a lungul cursei trebuie compensate. Pentru astfel de erori, un dispozitiv de măsurare extern poate fi utilizat pentru a genera un tabel de mapare a erorilor, care poate fi apoi utilizat de către șofer pentru a compensa erorile în anumite puncte.

De exemplu, poziția de încărcare pe axa liniară poate fi măsurată cu un interferometru laser. Pentru simplitate, presupunem că distanța de deplasare a arborelui este de un metru. Software-ul de comandă trimite o comandă de mișcare a motorului la un interval de 100 mm pentru a face motorul să se miște în 10 poziții. Când motorul mută sarcina, interferometrul va măsura distanța parcursă de sarcină și fiecare punct va compara valoarea distanței cu poziția codificatorului motorului. Diferența dintre cele două valori este eroarea de poziționare.

Odată ce o hartă de erori este generată, harta va fi stocată în memoria nevolatilă a unității, iar compensarea erorilor poate fi activată în unitate.e.

Introduceți un algoritm între puncte. În acest exemplu, pentru a muta scena într-o poziție la 275 mm de la origine, controlerul ia cele mai apropiate două puncte de date din tabelul de căutare-(200 și 300 mm) și calculează valoarea de corecție la 275 mm.

Avantajul metodei de corectare a erorilor de poziționare care poate fi efectuată de servodriverul cdhd2 este că driverul poate prelua valoarea de corecție în timp real în funcție de poziția actuală și poate aplica corecția în timp real. Odată ce corectarea este implementată, eroarea poate fi ignorată și nu este necesar niciun dispozitiv suplimentar de feedback de poziție.

Control cu dublă buclă

Pentru a compensa erorile aleatoare și irepetabile, sistemul de mișcare liniară are nevoie de o metodă care să detecteze și să avertizeze șoferul de erori în timpul funcționării. O metodă eficientă și relativ ieftină pentru depășirea erorilor nerepetitive este instalarea unui al doilea encoder pe o sarcină în sistemul de mișcare. Acest al doilea encoder poate oferi feedback precis în timp real pentru a compensa abaterea sistemului de mișcare.

Firmware-ul din servo-driverul cdhd2 are o buclă de control cu feedback dual. În aplicațiile cu dublă buclă, feedback-ul motorului este utilizat pentru bucla de control al vitezei și redresor, în timp ce feedbackul secundar este utilizat pentru bucla de poziție.

Driverul Cdhd2 acceptă diverse dispozitive de feedback secundar, cum ar fi codificatorul incremental și encoderul serial, precum și dispozitivele analogice de feedback de poziție.

Configurația cu dublă buclă trebuie să ajusteze proporția feedback-ului secundar la feedback-ul motorului și metoda de setare specifică.

This dual feedback control loop has been implemented in a series of GE Medical PET / CT scanners for clinical imaging, in which the patient's pedestal bracket shaft is mechanically driven by a ball screw.

Pentru a contracara efectul de reacție în sistemul de scanare Ge, două codificatoare pot fi conectate la arbore. Codificatorul de feedback de poziție este instalat pe motor, în timp ce encoderul de feedback secundar monitorizează sarcina. Soluția de control cu dublă buclă îmbunătățește stabilitatea funcționării și precizia de poziționare a sistemului de imagistică. De asemenea, are funcția de siguranță de a detecta detașarea sarcinii sau coliziunea.

Expoziția de rulmenți a învățat că fiecare aplicație a echipamentelor de mișcare liniară are provocări și soluții unice. Versatilitatea unităților cdhd2 permite clienților să implementeze unele metode de corectare a erorilor– cum ar fi controlul în două bucle, compensarea armonică sau maparea erorilor pentru a obține cea mai mare precizie și performanță a mașinii.