Виправлення помилок позиціонування в системі лінійного руху

Виправлення помилок позиціонування в системі лінійного руху

Розвиток технології сервоприводів означає, що клієнти очікують, що їхні сервоконтрольні машини працюватимуть із все більшою і вищою продуктивністю. Одним з показників продуктивності є точність позиціонування машини. Підвищена точність машини може гарантувати, що виготовлені деталі та продукти мають вищу якість. Тому розробники підшипників вважають, що точне позиціонування є ключовою вимогою при виборі або розробці сервосистеми.

Фактори, що впливають на точність

Під час роботи на точність системи можуть впливати численні умови або фактори, що призведе до неприйнятної продуктивності.

Кодер: під час виробничого процесу такого обладнання механічні, електронні чи оптичні дефекти, які вносяться в кодер, можуть призвести до помилки позиціонування. Умови навколишнього середовища та електронні шуми також можуть вплинути на якість сигналу кодера.

Навантаження: вигин компонентів механічної системи може призвести до помилки позиціонування.

Ортогональність: застосовна для точного позиціонування за допомогою верстаку XY. Штрихи осі X і осі Y повинні бути під прямим кутом один до одного (ортогональні). Якщо два ряди штрихів не ортогональні, обведення осі Y призведе до помилки позиціонування в напрямку X, і навпаки.

Зазор: люфт є функцією зазору між зубцями, що счіплюються в трансмісії. Звичайний люфт дозволяє зубчастим колесам з’єднуватися без злипання, щоб забезпечити простір для змащування. Наприклад, коли гайка ходового гвинта часто обертається в протилежному напрямку, може виникнути надмірний люфт, що призведе до помилки позиціонування.

Гістерезис: помилка гістерезису відноситься до різниці між фактичним положенням і позицією команди, викликаної непослідовною реакцією системи на підвищений і знижений вхідні сигнали.

Метод виправлення помилок

Щоб застосувати найефективніший метод для виправлення помилки позиціонування, спочатку визначте, чи повторюється помилка. Коли відхилення цільового положення можна виміряти і повторювати, деякі функції або алгоритми можуть використовуватися в сервоприводі для досягнення та підтримки необхідної точності. Коли помилка позиціонування є випадковою та нерегулярною, найкращу корекцію можна досягти за допомогою зовнішнього обладнання. Далі візьмемо драйвер сервопривода cdhd2 як приклад.

Повторюваність помилок

Повторюваність відноситься до здатності системи руху повертатися до певного положення знову і знову. Точність відноситься до значення діапазону вимірювань, коли система повертається в конкретне положення. Точність відноситься до близькості системи до вимірювання або реального положення.

Загалом, повторюваність помилки позиціонування може бути визначена шляхом переміщення та вимірювання визначеного положення. У цьому процесі можуть використовуватися зовнішні точні пристрої зворотного зв’язку, такі як лазерні інтерферометри.

Припустимо, що контролер руху дає команду лінійній фазі переміститися в певне положення. Після завершення руху обладнання вимірює фактичне положення сцени. Повторюйте цикл вимірювання руху команди, доки не зможете визначити, чи виникають помилки позиціонування, і, якщо так, чи завжди вони однакові. Помилка позиціонування може змінюватися в залежності від процесу переміщення. Тому необхідно перевірити повторюваність ряду точок у системі лінійного руху.

Коли це помилки повторюваності, їх виникнення є передбачуваним, і мікропрограмне забезпечення драйвера сервоприводу може забезпечити необхідну корекцію при досягненні та підтримці точності без допоміжних або зовнішніх пристроїв зворотного зв’язку.

Гармонічна компенсація

Якщо необхідно розглянути, чи слід компенсувати гармоніки в контурі керування сервоприводом, то збурення в мотоциклі повинні мати фіксований режим. Це свідчить про наявність гармонічної помилки в системі. Наприклад, крутний момент двигуна викликаний механічною структурою двигуна. Зубчастий момент зазвичай виникає в лінійному двигуні із залізним сердечником, тому його можна виправити компенсацією гармоній.

Серводрайвер cdhd2 містить алгоритм компенсації гармоній для виправлення крутного моменту та порушень зворотного зв’язку, які можуть бути викликані механічними дефектами двигуна та/або дефектами зворотного зв’язку. Алгоритм корекції гармоній може впоратися з порушенням з повторюваним режимом на висоті двигуна в лінійному двигуні або з механічною швидкістю в обертовому двигуні.

Перед застосуванням алгоритму також важливо правильно визначити джерело перешкод і використовувати правильний тип компенсації гармонік. Якщо система приймає зворотний зв’язок резольвера і в кожному циклі виявляються два режими перешкод, ймовірно, знадобиться компенсація гармоній на основі зворотного зв’язку.

Виправлення відображення помилок

Деякі повторювані помилки позиціонування неможливо виправити шляхом аналізу виразів. Система руху може втратити точність, і лише кілька точок уздовж ходу потрібно компенсувати. Для таких помилок зовнішній вимірювальний пристрій може бути використаний для створення таблиці відображення помилок, яку потім може використовувати водій для компенсації помилок у певних точках.

Наприклад, положення навантаження на лінійній осі можна виміряти за допомогою лазерного інтерферометра. Для простоти припустимо, що відстань ходу валу становить один метр. Програмне забезпечення приводу надсилає команду переміщення двигуна з інтервалом 100 мм, щоб змусити двигун рухатися в межах 10 позицій. Коли двигун переміщує навантаження, інтерферометр вимірює відстань, пройдену вантажем, і кожна точка порівнює значення відстані з положенням кодера двигуна. Різниця між двома значеннями є помилкою позиціонування.

Після створення карти помилок карта буде збережена в енергонезалежній пам’яті накопичувача, а компенсація помилок може бути активована на диску.e.

Вставте алгоритм між точками. У цьому прикладі, щоб перемістити сцену в положення на 275 мм від початку координат, контролер бере дві найближчі точки даних із таблиці пошуку (200 і 300 мм) і обчислює значення корекції на 275 мм

Перевага методу корекції помилок позиціонування, який може виконуватися серводрайвером cdhd2, полягає в тому, що драйвер може отримати значення корекції в реальному часі відповідно до фактичного положення та застосувати корекцію в реальному часі. Після здійснення корекції помилку можна проігнорувати, і додатковий пристрій зворотного зв’язку положення не потрібний.

Подвійний цикл управління

Щоб компенсувати випадкові та неповторні помилки, системі лінійного руху потрібен метод виявлення та попередження водія про помилки під час роботи. Ефективним і відносно недорогим методом подолання неповторюваних помилок є встановлення другого кодера на вантажі в системі руху. Цей другий енкодер може забезпечити точний зворотний зв'язок в режимі реального часу, щоб компенсувати відхилення системи руху.

Прошивка в драйвері сервопривода cdhd2 має подвійний контур керування зворотним зв’язком. У двоконтурних програмах зворотний зв'язок двигуна використовується для контуру регулювання швидкості та випрямляча, тоді як вторинний зворотний зв'язок використовується для контуру положення.

Драйвер Cdhd2 підтримує різні вторинні пристрої зворотного зв'язку, такі як інкрементний кодер і послідовний кодер, а також аналогові пристрої зворотного зв'язку позиції.

Конфігурація з подвійним контуром повинна регулювати пропорцію вторинного зворотного зв’язку до зворотного зв’язку двигуна та конкретний метод налаштування.

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.

Щоб протидіяти ефекту люфту в системі сканера Ge, до валу можна підключити два кодери. Кодер зворотного зв'язку положення встановлений на двигуні, тоді як вторинний енкодер зворотного зв'язку контролює навантаження. Рішення керування подвійним контуром покращує стабільність роботи та точність позиціонування системи зображення. Він також має функцію безпеки виявлення від'єднання вантажу або зіткнення.

Виставка підшипників дізналася, що кожне застосування обладнання для лінійного руху має унікальні проблеми та рішення. Універсальність дисків cdhd2 дозволяє клієнтам реалізувати деякі методи виправлення помилок– наприклад, управління з подвійним контуром, компенсація гармоній або відображення помилок для досягнення найвищої точності та продуктивності машини.