Correcció d'errors de posicionament en sistema de moviment lineal
El progrés de la tecnologia servo significa que els clients esperen que les seves màquines de servocontrol funcionin amb un rendiment cada cop més alt. Un índex de rendiment és la precisió de posicionament de la màquina. Una millor precisió de la màquina pot garantir que les peces i productes fabricats tinguin una qualitat superior. Per tant, el desenvolupament de coixinets creu que el posicionament precís és el requisit clau a l'hora de seleccionar o desenvolupar un servosistema.
Factors que afecten la precisió
Durant el funcionament, la precisió del sistema pot veure's afectada per múltiples condicions o factors, donant lloc a un rendiment inacceptable.
Codificador: durant el procés de fabricació d'aquests equips, els defectes de rendiment mecànics, electrònics o òptics introduïts en el codificador poden provocar errors de posicionament. Les condicions ambientals i el soroll electrònic també poden afectar la qualitat del senyal del codificador.
Càrrega: la flexió dels components en el sistema mecànic pot provocar errors de posicionament.
Ortogonalitat: és aplicable per realitzar un posicionament precís mitjançant el banc de treball XY. Els traços de l'eix X i l'eix Y han de ser en angle recte entre si (ortogonals). Si les dues files de traços no són ortogonals, el traç de l'eix Y produirà un error de posicionament en la direcció X, i viceversa.
Joc: el joc és una funció de l'espai lliure entre les dents de malla de la transmissió. El joc normal permet que els engranatges engranin sense enganxar-se per oferir espai de lubricació. Per exemple, quan la femella del cargol de plom sovint gira en la direcció oposada, pot produir-se un joc excessiu, donant lloc a un error de posicionament.
Histèresi: l'error d'histèresi es refereix a la diferència entre la posició real i la posició de comandament causada per la resposta inconsistent del sistema als senyals d'entrada augmentats i disminuïts.
Mètode de correcció d'errors
Per aplicar el mètode més eficaç per corregir l'error de posicionament, primer determineu si l'error és repetible. Quan la desviació de la posició objectiu és mesurable i repetible, es poden utilitzar algunes funcions o algorismes al servoaccionament per aconseguir i mantenir la precisió necessària. Quan l'error de posicionament és aleatori i irregular, la millor correcció es pot aconseguir mitjançant un equip extern. A continuació, preneu com a exemple el servo controlador cdhd2.
Repetibilitat d'errors
La repetibilitat es refereix a la capacitat del sistema de moviment per tornar a una posició específica una i altra vegada. La precisió es refereix al valor del rang de mesura quan el sistema torna a una posició específica. La precisió es refereix a la proximitat del sistema a una mesura o posició real.
En general, la repetibilitat de l'error de posicionament es pot determinar movent i mesurant la posició definida. Aquest procés pot utilitzar dispositius externs de retroalimentació de precisió, com ara interferòmetres làser.
Suposem que el controlador de moviment indica a una fase lineal que es mogui a una posició específica. Un cop finalitzat el moviment, l'equip mesurarà la posició real de l'escenari. Repetiu el cicle de mesura del moviment d'ordres fins que pugueu determinar si es produeixen errors de posicionament i, si és així, si sempre són iguals. L'error de posicionament pot variar amb el procés de viatge. Per tant, cal provar la repetibilitat d'una sèrie de punts en el sistema de moviment lineal.
Quan es tracta d'errors de repetibilitat, la seva aparició és previsible, i el microprogramari del controlador del servo pot proporcionar la correcció necessària alhora que aconsegueix i manté la precisió sense dispositius de retroalimentació auxiliars o externs.
Compensació harmònica
Si cal considerar si el bucle de control del servo ha de ser compensat per harmònics, la pertorbació en el cicle del motor hauria de tenir un mode fix. Això demostra que hi ha un error harmònic al sistema. Per exemple, el parell de cogging del motor és causat per l'estructura mecànica del motor. El parell de cogging sol produir-se al motor lineal de nucli de ferro, de manera que es pot corregir mitjançant una compensació harmònica.
El servocontrolador cdhd2 conté un algorisme de compensació harmònica per corregir les pertorbacions de parell i retroalimentació, que poden ser causades per defectes mecànics en el motor i / o defectes en la retroalimentació. L'algoritme de correcció harmònica pot fer front a la pertorbació amb mode repetible en un pas del motor en un motor lineal o una velocitat mecànica en un motor giratori.
Abans d'aplicar l'algorisme, també és important identificar correctament la font d'interferència i utilitzar el tipus de compensació harmònic correcte. Si un sistema adopta la retroalimentació del resolutor i es detecten dos modes d'interferència en cada cicle, és probable que necessiti una compensació harmònica basada en la retroalimentació.
Correcció de mapes d'errors
Alguns errors de posicionament repetibles no es poden corregir mitjançant l'anàlisi d'expressions. El sistema de moviment pot perdre precisió i només cal compensar alguns punts al llarg del traç. Per a aquests errors, es pot utilitzar un dispositiu de mesura extern per generar una taula de mapatge d'errors, que després pot ser utilitzada pel controlador per compensar els errors en punts específics.
Per exemple, la posició de càrrega a l'eix lineal es pot mesurar amb un interferòmetre làser. Per simplificar, suposem que la distància de recorregut de l'eix és d'un metre. El programari de la unitat envia una ordre per moure el motor a un interval de 100 mm per fer que el motor es mogui dins de 10 posicions. Quan el motor mou la càrrega, l'interferòmetre mesurarà la distància recorreguda per la càrrega i cada punt compararà el valor de la distància amb la posició del codificador del motor. La diferència entre els dos valors és l'error de posicionament.
Un cop generat un mapa d'errors, el mapa s'emmagatzemarà a la memòria no volàtil de la unitat i la compensació d'errors es pot activar a la unitat.e.
Insereix un algorisme entre els punts. En aquest exemple, per moure l'escenari a una posició a 275 mm de l'origen, el controlador agafa els dos punts de dades més propers de la taula de consulta-(200 i 300 mm) i calcula el valor de correcció a 275 mm.
L'avantatge del mètode de correcció d'errors de posicionament que pot realitzar el servo controlador cdhd2 és que el controlador pot recuperar el valor de correcció en temps real segons la posició real i aplicar la correcció en temps real. Un cop implementada la correcció, l'error es pot ignorar i no es requereix cap dispositiu de retroalimentació de posició addicional.
Control de doble bucle
Per compensar errors aleatoris i irrepetibles, el sistema de moviment lineal necessita un mètode per detectar i advertir el conductor dels errors durant el funcionament. Un mètode eficaç i relativament econòmic per superar errors no repetitius és instal·lar un segon codificador en una càrrega del sistema de moviment. Aquest segon codificador pot proporcionar una retroalimentació precisa en temps real per compensar la desviació del sistema de moviment.
El microprogramari del servo controlador cdhd2 té un bucle de control de retroalimentació dual. En aplicacions de doble bucle, la retroalimentació del motor s'utilitza per al bucle de control de velocitat i el rectificador, mentre que la retroalimentació secundària s'utilitza per al bucle de posició.
El controlador Cdhd2 admet diversos dispositius de retroalimentació secundaris, com ara el codificador incremental i el codificador sèrie, així com els dispositius analògics de retroalimentació de posició.
La configuració de doble bucle ha d'ajustar la proporció de retroalimentació secundària a la retroalimentació del motor i el mètode de configuració específic.
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.
Per contrarestar l'efecte del joc al sistema d'escàner Ge, es poden connectar dos codificadors a l'eix. El codificador de retroalimentació de posició està instal·lat al motor, mentre que el codificador de retroalimentació secundari supervisa la càrrega. La solució de control de doble bucle millora l'estabilitat del funcionament i la precisió de posicionament del sistema d'imatge. També té la funció de seguretat de detectar el despreniment de la càrrega o la col·lisió.
L'exposició de rodaments va aprendre que cada aplicació d'equips de moviment lineal té reptes i solucions úniques. La versatilitat de les unitats cdhd2 permet als clients implementar alguns mètodes de correcció d'errors– com ara el control de doble bucle, la compensació harmònica o el mapeig d'errors per aconseguir la màxima precisió i rendiment de la màquina.
