Korrektion af positionsfejl i lineært bevægelsessystem
Udviklingen inden for servoteknologi betyder, at kunderne forventer, at deres servostyringsmaskiner kører med højere og højere ydeevne. Et ydelsesindeks er maskinens positioneringsnøjagtighed. Bedre maskinnøjagtighed kan sikre, at de fremstillede dele og produkter har højere kvalitet. Derfor mener bearing development, at nøjagtig positionering er det centrale krav, når man vælger eller udvikler servosystem.
Faktorer, der påvirker nøjagtigheden
Under drift kan systemets nøjagtighed påvirkes af flere forhold eller faktorer, hvilket resulterer i uacceptabel ydeevne.
Encoder: Under fremstillingsprocessen af sådant udstyr kan de mekaniske, elektroniske eller optiske ydelsesfejl, der indføres i koderen, føre til positionsfejl. Miljøforhold og elektronisk støj kan også påvirke kvaliteten af kodersignalet.
Belastning: bøjning af komponenter i mekanisk system kan forårsage positioneringsfejl.
Ortogonalitet: det gælder for at realisere nøjagtig positionering gennem XY-arbejdsbord. Stregerne på X-aksen og Y-aksen skal være vinkelret på hinanden (ortogonale). Hvis de to rækker af streger ikke er ortogonale, vil Y-akseslaget producere positioneringsfejl i X-retningen og omvendt.
Backlash: tilbageslaget er en funktion af afstanden mellem meshing tænderne i transmissionen. Normal tilbageslag gør det muligt for gearene at maske uden at sidde fast sammen for at give smøreplads. For eksempel, når føringsskruemøtrikken ofte roterer i modsat retning, kan der forekomme overdreven tilbageslag, hvilket resulterer i positioneringsfejl.
Hysterese: hysteresefejl refererer til forskellen mellem den faktiske position og kommandopositionen forårsaget af systemets inkonsekvente reaktion på de øgede og nedsatte indgangssignaler.
Metode til fejlkorrektion
For at anvende den mest effektive metode til at rette positionsfejlen skal du først afgøre, om fejlen kan gentages. Når afvigelsen af målpositionen er målbar og repeterbar, kan nogle funktioner eller algoritmer bruges i servodrevet til at opnå og opretholde den nødvendige nøjagtighed. Når positionsfejlen er tilfældig og uregelmæssig, kan den bedste korrektion opnås ved hjælp af eksternt udstyr. Tag derefter cdhd2 servodriver som et eksempel.
Fejl repeterbarhed
Repeterbarhed refererer til bevægelsessystemets evne til at vende tilbage til en bestemt position igen og igen. Nøjagtighed refererer til måleområdeværdien, når systemet vender tilbage til en bestemt position. Nøjagtighed refererer til systemets nærhed til en måling eller reel position.
Generelt kan repeterbarheden af positioneringsfejl bestemmes ved at flytte og måle den definerede position. Denne proces kan bruge eksterne præcisionsfeedbackenheder, såsom laserinterferometre.
Antag, at bevægelsescontrolleren instruerer en lineær fase om at flytte til en bestemt position. Når bevægelsen er afsluttet, måler udstyret scenens faktiske position. Gentag kommandobevægelsesmålingscyklussen, indtil du kan afgøre, om der opstår positionsfejl, og i så fald om de altid er ens. Positionsfejlen kan variere med rejseprocessen. Derfor er det nødvendigt at teste repeterbarheden af en række punkter i det lineære bevægelsessystem.
Når de er repeterbarhedsfejl, er deres forekomst forudsigelig, og servodriverens firmware kan give den nødvendige korrektion, samtidig med at der opnås og opretholdes nøjagtighed uden ekstra eller eksterne feedbackenheder.
Harmonisk kompensation
Hvis det er nødvendigt at overveje, om servostyresløjfen skal kompenseres for harmoniske, bør forstyrrelsen i motorcyklussen have en fast tilstand. Dette viser, at der er harmonisk fejl i systemet. For eksempel er motorens tilkogningsmoment forårsaget af motorens mekaniske struktur. Cogging drejningsmoment forekommer normalt i jernkerne lineær motor, så det kan korrigeres ved harmonisk kompensation.
cdhd2-servodriveren indeholder en harmonisk kompensationsalgoritme til korrektion af drejningsmoment og feedbackforstyrrelser, som kan skyldes mekaniske defekter i motoren og / eller defekter i feedback. Den harmoniske korrektionsalgoritme kan håndtere forstyrrelsen med repeterbar tilstand i en motorhøjde i lineær motor eller en mekanisk hastighed i roterende motor.
Før algoritmen anvendes, er det også vigtigt at identificere interferenskilden korrekt og bruge den korrekte harmoniske kompensationstype. Hvis et system vedtager resolverfeedback, og der registreres to interferenstilstande i hver cyklus, har det sandsynligvis brug for feedbackbaseret harmonisk kompensation.
Rettelse af fejltilknytning
Nogle gentagelige placeringsfejl kan ikke rettes ved at analysere udtryk. Bevægelsessystemet kan miste nøjagtighed, og kun få punkter langs slagtilfælde skal kompenseres. For sådanne fejl kan en ekstern måleenhed bruges til at generere en fejlkortlægningstabel, som derefter kan bruges af driveren til at kompensere for fejl på bestemte punkter.
For eksempel kan belastningspositionen på den lineære akse måles med et laserinterferometer. For enkelhedens skyld antager vi, at akslens rejseafstand er en meter. Drevsoftwaren sender en kommando om at flytte motoren med et interval på 100 mm for at få motoren til at bevæge sig inden for 10 positioner. Når motoren bevæger belastningen, måler interferometeret den afstand, der tilbagelægges af belastningen, og hvert punkt sammenligner afstandsværdien med motorkoderpositionen. Forskellen mellem de to værdier er positioneringsfejlen.
Når der er genereret et fejlkort, gemmes kortet i drevets ikke-flygtige hukommelse, og fejlkompensation kan aktiveres i drevete.
Indsæt en algoritme mellem punkterne. I dette eksempel tager controlleren de to nærmeste datapunkter fra opslagstabellen (200 og 300 mm) for at flytte scenen til en position 275 mm fra oprindelsen og beregner korrektionsværdien ved 275 mm.
Fordelen ved positionsfejlkorrektionsmetoden, der kan udføres af cdhd2-servodriveren, er, at føreren kan hente korrektionsværdien i realtid i henhold til den faktiske position og anvende korrektionen i realtid. Når korrektionen er implementeret, kan fejlen ignoreres, og der kræves ingen yderligere positionsfeedbackenhed.
Dobbelt sløjfe kontrol
For at kompensere tilfældige og ikke-genanvendelige fejl har lineært bevægelsessystem brug for en metode til at opdage og advare føreren om fejl under drift. En effektiv og relativt billig metode til at overvinde ikke-gentagne fejl er at installere en anden koder på en belastning i bevægelsessystemet. Denne anden koder kan give nøjagtig feedback i realtid for at kompensere for bevægelsessystemets afvigelse.
Firmwaren i cdhd2-servodriveren har en dobbelt feedback-kontrolsløjfe. I applikationer med dobbelt sløjfe bruges motorfeedback til hastighedskontrolsløjfe og ensretter, mens sekundær feedback bruges til positionssløjfe.
Cdhd2-driveren understøtter forskellige sekundære feedbackenheder, såsom trinvis encoder og seriel koder samt analoge positionsfeedbackenheder.
Konfigurationen med dobbelt sløjfe skal justere andelen af sekundær feedback til motorfeedback og specifik indstillingsmetode.
Denne dobbelte feedback-kontrolsløjfe er implementeret i en række GE Medical PET / CT-scannere til klinisk billeddannelse, hvor patientens piedestalbeslagsaksel drives mekanisk af en kugleskrue.
For at modvirke effekten af tilbageslag i Ge-scannersystemet kan to encodere tilsluttes akslen. Positionsfeedbackkoderen er installeret på motoren, mens den sekundære feedbackkoder overvåger belastningen. Dual loop-kontrolløsningen forbedrer billeddannelsessystemets driftsstabilitet og positioneringsnøjagtighed. Det har også sikkerhedsfunktionen til at detektere belastningsafløsning eller kollision.
Bearing udstilling lærte, at hver anvendelse af lineært bevægelsesudstyr har unikke udfordringer og løsninger. Alsidigheden af cdhd2-drev giver kunderne mulighed for at implementere nogle fejlkorrektionsmetoder–såsom dobbelt sløjfekontrol, harmonisk kompensation eller fejlkortlægning for at opnå den højeste nøjagtighed og maskinens ydeevne.
