Positioneringsfoutcorrectie in lineair bewegingssysteem
De vooruitgang van servotechnologie betekent dat klanten verwachten dat hun servobesturingsmachines met steeds hogere prestaties werken. Een prestatie-index is de positioneringsnauwkeurigheid van de machine. Een betere machinenauwkeurigheid kan ervoor zorgen dat de gefabriceerde onderdelen en producten een hogere kwaliteit hebben. Daarom is lagerontwikkeling van mening dat nauwkeurige positionering de belangrijkste vereiste is bij het selecteren of ontwikkelen van een servosysteem.
Factoren die van invloed zijn op de nauwkeurigheid
Tijdens bedrijf kan de nauwkeurigheid van het systeem worden beïnvloed door meerdere omstandigheden of factoren, wat resulteert in onaanvaardbare prestaties.
Encoder: tijdens het productieproces van dergelijke apparatuur kunnen de mechanische, elektronische of optische prestatiefouten die in de encoder worden geïntroduceerd, leiden tot positioneringsfouten. Omgevingsomstandigheden en elektronische ruis kunnen ook van invloed zijn op de kwaliteit van het encodersignaal.
Belasting: het buigen van componenten in het mechanische systeem kan een positioneringsfout veroorzaken.
Orthogonaliteit: het is toepasbaar om nauwkeurige positionering te realiseren door middel van XY werkbank. De slagen van X-as en Y-as moeten loodrecht op elkaar staan (orthogonaal). Als de twee rijen slagen niet orthogonaal zijn, zal de Y-asslag een positioneringsfout in de X-richting veroorzaken en vice versa.
Backlash: de backlash is een functie van de speling tussen de meshing tanden in de transmissie. Normale speling zorgt ervoor dat de tandwielen kunnen aansluiten zonder aan elkaar vast te komen te zitten om smeringsruimte te bieden. Wanneer de spindelmoer bijvoorbeeld vaak in de tegenovergestelde richting draait, kan overmatige speling optreden, wat resulteert in een positioneringsfout.
Hysterese: hysteresefout verwijst naar het verschil tussen de werkelijke positie en de commandopositie veroorzaakt door de inconsistente reactie van het systeem op de verhoogde en verminderde ingangssignalen.
Foutcorrectiemethode
Als u de meest effectieve methode wilt toepassen om de positioneringsfout te corrigeren, moet u eerst bepalen of de fout herhaalbaar is. Wanneer de afwijking van de doelpositie meetbaar en herhaalbaar is, kunnen sommige functies of algoritmen in de servoaandrijving worden gebruikt om de nodige nauwkeurigheid te bereiken en te behouden. Wanneer de positioneringsfout willekeurig en onregelmatig is, kan de beste correctie worden bereikt door externe apparatuur. Neem vervolgens de cdhd2 servodriver als voorbeeld.
Herhaalbaarheid van fouten
Herhaalbaarheid verwijst naar het vermogen van het bewegingssysteem om steeds weer terug te keren naar een specifieke positie. Nauwkeurigheid verwijst naar de waarde van het meetbereik wanneer het systeem terugkeert naar een specifieke positie. Nauwkeurigheid verwijst naar de nabijheid van het systeem tot een meting of echte positie.
Over het algemeen kan de herhaalbaarheid van positioneringsfouten worden bepaald door de gedefinieerde positie te verplaatsen en te meten. Dit proces kan externe precisiefeedbackapparaten gebruiken, zoals laserinterferometers.
Stel dat de bewegingscontroller een lineaire fase instrueert om naar een specifieke positie te gaan. Zodra de beweging is voltooid, zal de apparatuur de werkelijke positie van het podium meten. Herhaal de bewegingsmetingscyclus van de opdracht totdat u kunt bepalen of er positioneringsfouten optreden en, zo ja, of deze altijd gelijk zijn. De positioneringsfout kan variëren met het reisproces. Daarom is het noodzakelijk om de herhaalbaarheid van een reeks punten in het lineaire bewegingssysteem te testen.
Wanneer het herhaalbaarheidsfouten zijn, is hun optreden voorspelbaar en kan de servodriverfirmware de nodige correctie bieden terwijl nauwkeurigheid wordt bereikt en gehandhaafd zonder hulp- of externe feedbackapparaten.
Harmonische compensatie
Als moet worden overwogen of de servobesturingslus moet worden gecompenseerd voor harmonischen, moet de verstoring in de motorfiets een vaste modus hebben. Dit toont aan dat er harmonische fouten in het systeem zitten. Het koppel van de motor wordt bijvoorbeeld veroorzaakt door de mechanische structuur van de motor. Cogging koppel komt meestal voor in ijzeren kern lineaire motor, dus het kan worden gecorrigeerd door harmonische compensatie.
De cdhd2 servodriver bevat een harmonisch compensatiealgoritme om koppel- en feedbackverstoringen te corrigeren, die kunnen worden veroorzaakt door mechanische defecten in de motor en / of defecten in feedback. Het harmonische correctiealgoritme kan de verstoring met herhaalbare modus in een motorische toonhoogte in lineaire motor of een mechanische snelheid in roterende motor aanpakken.
Voordat u het algoritme toepast, is het ook belangrijk om de interferentiebron correct te identificeren en het juiste harmonische compensatietype te gebruiken. Als een systeem resolverfeedback aanneemt en er in elke cyclus twee interferentiemodi worden gedetecteerd, is het waarschijnlijk op feedback gebaseerde harmonische compensatie nodig.
Correctie voor fouttoewijzing
Sommige herhaalbare positioneringsfouten kunnen niet worden gecorrigeerd door expressies te analyseren. Het bewegingssysteem kan nauwkeurigheid verliezen en slechts een paar punten langs de slag hoeven te worden gecompenseerd. Voor dergelijke fouten kan een extern meetapparaat worden gebruikt om een fouttoewijzingstabel te genereren, die vervolgens door de bestuurder kan worden gebruikt om fouten op specifieke punten te compenseren.
Zo kan de belastingspositie op de lineaire as worden gemeten met een laserinterferometer. Voor de eenvoud gaan we ervan uit dat de reisafstand van de schacht één meter is. De aandrijfsoftware stuurt een opdracht om de motor met een interval van 100 mm te verplaatsen om de motor binnen 10 posities te laten bewegen. Wanneer de motor de belasting verplaatst, meet de interferometer de afstand die door de belasting wordt afgelegd en vergelijkt elk punt de afstandswaarde met de positie van de motor-encoder. Het verschil tussen de twee waarden is de positioneringsfout.
Zodra een foutkaart is gegenereerd, wordt de kaart opgeslagen in het niet-vluchtige geheugen van de schijf en kan foutcompensatie worden geactiveerd in de drive.
Voeg een algoritme in tussen de punten. In dit voorbeeld neemt de controller, om het podium naar een positie op 275 mm van de oorsprong te verplaatsen, de twee dichtstbijzijnde gegevenspunten uit de opzoektabel (200 en 300 mm) en berekent de correctiewaarde op 275 mm.
Het voordeel van de positioneringsfoutcorrectiemethode die kan worden uitgevoerd door de cdhd2-servodriver is dat de driver de correctiewaarde in realtime kan ophalen op basis van de werkelijke positie en de correctie in realtime kan toepassen. Zodra de correctie is geïmplementeerd, kan de fout worden genegeerd en is er geen extra positiefeedbackapparaat vereist.
Dual loop controle
Om willekeurige en onherhaalbare fouten te compenseren, heeft het lineaire bewegingssysteem een methode nodig om de bestuurder tijdens het gebruik te detecteren en te waarschuwen voor fouten. Een effectieve en relatief goedkope methode voor het overwinnen van niet-repetitieve fouten is het installeren van een tweede encoder op een belasting in het bewegingssysteem. Deze tweede encoder kan in realtime nauwkeurige feedback geven om de afwijking van het bewegingssysteem te compenseren.
De firmware in de cdhd2 servo driver heeft een dubbele feedback controle lus. In dual loop-toepassingen wordt motorfeedback gebruikt voor snelheidsregelingslus en gelijkrichter, terwijl secundaire feedback wordt gebruikt voor positielus.
Cdhd2-stuurprogramma ondersteunt verschillende secundaire feedbackapparaten, zoals incrementele encoder en seriële encoder, evenals analoge positiefeedbackapparaten.
De dual loop-configuratie moet de verhouding van secundaire feedback tot motorfeedback en specifieke instellingsmethode aanpassen.
Deze dubbele feedbackcontrolelus is geïmplementeerd in een reeks GE Medical PET / CT-scanners voor klinische beeldvorming, waarbij de voetstukbeugelas van de patiënt mechanisch wordt aangedreven door een kogelomloopspindel.
Om het effect van speling in het Ge-scannersysteem tegen te gaan, kunnen twee encoders op de as worden aangesloten. De positiefeedback-encoder is op de motor geïnstalleerd, terwijl de secundaire feedback-encoder de belasting bewaakt. De dual loop control-oplossing verbetert de bedieningsstabiliteit en positioneringsnauwkeurigheid van het beeldvormingssysteem. Het heeft ook de veiligheidsfunctie van het detecteren van ladingloslating of botsing.
Lagertentoonstelling leerde dat elke toepassing van lineaire bewegingsapparatuur unieke uitdagingen en oplossingen heeft. De veelzijdigheid van cdhd2-schijven stelt klanten in staat om enkele foutcorrectiemethoden te implementeren–zoals dual loop control, harmonische compensatie of error mapping om de hoogste nauwkeurigheid en machineprestaties te bereiken.
